[發(fā)明專利]一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110201435.2
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN114952928A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張和光;楊穎子;吳榮宗
• 申請（專利權(quán)）人: 上海樂白機(jī)器人有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 上海中外企專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31387
• 代理人: 孫益青

本發(fā)明公開了一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，包括互相連接的第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)，所述第二關(guān)節(jié)包括第二機(jī)殼、內(nèi)置在第二機(jī)殼內(nèi)的驅(qū)動(dòng)單元和剛輪，所述剛輪的外壁與第二機(jī)殼的內(nèi)壁抵接且同軸，所述驅(qū)動(dòng)單元布設(shè)在剛輪內(nèi)部且與第一關(guān)節(jié)固定，所述驅(qū)動(dòng)單元的最外圈為柔輪，所述柔輪用于驅(qū)動(dòng)剛輪旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明輸出扭矩高、體積小、重量輕、并且制造成本低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置。

背景技術(shù)

小型機(jī)器人、特別是協(xié)作機(jī)器人都有小型化、輕量化及模塊化的要求，機(jī)器人關(guān)節(jié)組件是模塊化機(jī)器人的基礎(chǔ)部件，采用一體化關(guān)節(jié)模塊具有較多的優(yōu)勢，能夠簡化用戶設(shè)計(jì)、快速組裝，并且可以定制滿足特定功能要求的機(jī)器人。現(xiàn)有的一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置通常采用電機(jī)與減速器串聯(lián)結(jié)構(gòu)，軸向長度和傳動(dòng)鏈都較長，不利于減小關(guān)節(jié)尺寸和重量，同時(shí)零件構(gòu)成更為復(fù)雜，裝配難度大，制造成本高,而機(jī)器人關(guān)節(jié)因結(jié)構(gòu)限制，通常都采用交叉滾子軸承，由于機(jī)器人關(guān)節(jié)會(huì)同時(shí)承受徑向和軸向載荷，因此對交叉滾子軸承的剛性及回轉(zhuǎn)精度有很高的要求，加工難度較大。同時(shí)交叉滾子軸承自身及配套安裝座的重量、尺寸都較大，會(huì)在一定程度上削弱機(jī)器人的負(fù)載能力，并增加尺寸。因此如何開發(fā)出一種新型的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置是本領(lǐng)域需要研究的方向。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，以解決上述技術(shù)問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，包括互相連接的第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)，所述第二關(guān)節(jié)包括第二機(jī)殼、內(nèi)置在第二機(jī)殼內(nèi)的驅(qū)動(dòng)單元和剛輪，所述剛輪的外壁與第二機(jī)殼的內(nèi)壁抵接且同軸，所述驅(qū)動(dòng)單元布設(shè)在剛輪內(nèi)部且與第一關(guān)節(jié)固定，所述驅(qū)動(dòng)單元的最外圈為柔輪，所述柔輪用于驅(qū)動(dòng)剛輪旋轉(zhuǎn)。

上述一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)單元包括中心軸、電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、前端蓋、滾針和波發(fā)生器，所述中心軸與所述剛輪同軸布設(shè)，所述中心軸與前端蓋固定，所述前端蓋與第一關(guān)節(jié)的第一機(jī)殼固定，所述電機(jī)定子同軸布設(shè)在中心軸外圈，所述電機(jī)轉(zhuǎn)子同軸布設(shè)在電機(jī)定子外圈，所述波發(fā)生器同軸固定在電機(jī)轉(zhuǎn)子外圈，所述波發(fā)生器的外圈布設(shè)有一圈所述滾針，所述柔輪套設(shè)在一圈所述滾針外圈，所述柔輪的前端固定在前端蓋上。

上述一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括電機(jī)編碼器碼盤和電機(jī)編碼器芯片，所述電機(jī)編碼器碼盤布設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子的后端位置處，并與電機(jī)轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述電機(jī)編碼器芯片布設(shè)在電機(jī)編碼器碼盤后側(cè)。

上述一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括關(guān)節(jié)編碼器碼盤和關(guān)節(jié)編碼器，所述關(guān)節(jié)編碼器碼盤布設(shè)在剛輪的后端，并與鋼輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，所述關(guān)節(jié)編碼器芯片布設(shè)在關(guān)節(jié)編碼器碼盤后側(cè)。

上述一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括控制電路板，所述控制電路板布設(shè)在所述第一機(jī)殼內(nèi)部，所述電機(jī)編碼器芯片和關(guān)節(jié)編碼器芯片通過導(dǎo)線均與控制電路板連接，所述中心軸為空心軸，所述導(dǎo)線穿設(shè)在所述中心軸內(nèi)。

上述一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)單元還包括針盤和剎車單元，所述針盤固定在所述波發(fā)生器的前端，所述針盤為內(nèi)圈帶有齒牙的環(huán)形結(jié)構(gòu)，所述剎車單元包括固定在所述前端蓋上的導(dǎo)套和穿設(shè)在導(dǎo)套內(nèi)的電磁鐵，所述導(dǎo)套上布設(shè)有用于將所述電磁鐵后端推出至針盤內(nèi)圈的彈簧，當(dāng)斷電時(shí)，所述電磁鐵的后端在彈簧的作用下伸入至針盤內(nèi)部卡死針盤，當(dāng)通電時(shí)，所述電磁鐵在磁力作用下從針盤內(nèi)部抽出松開針盤。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：該一體化機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置中，通過中心軸串起前端蓋和后端蓋兩個(gè)部件，保證了前端蓋和后端蓋的同心度，并充分利用關(guān)節(jié)的內(nèi)部空間，在極小的空間體積內(nèi)提供較好的支撐強(qiáng)度。避免了關(guān)節(jié)中常見的交叉滾子軸承的使用，減輕了關(guān)節(jié)重量并縮小了關(guān)節(jié)體積，通過電機(jī)轉(zhuǎn)子與波發(fā)生器，使得轉(zhuǎn)子與波發(fā)生器直接驅(qū)動(dòng)柔輪發(fā)生彈性變形，縮短了傳動(dòng)鏈尺寸，有利于降低生產(chǎn)、裝配成本，并減小關(guān)節(jié)體積、減輕關(guān)節(jié)重量。

下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。