[实用新型]一种超小型一体化伺服关节

说明书

本实用新型提供了一种超小型一体化伺服关节，包括超小型谐波减速器、中空力矩电机、驱动单元、壳体、输出采集轴、压板和堵盖。超小型谐波减速器中包括钢轮a和钢轮b，钢轮b与输出采集轴的上端固定，钢轮a与壳体上端面固定，凸轮为中空结构，套装在输出采集轴上，电机转子安装在凸轮上，电机定子安装在壳体内。驱动单元包括驱动控制板、码盘和码盘安装板，码盘安装板安装在输出采集轴的下端，在位于电机定子下方的壳体上安装压板，压板加工有圆柱凸台用于安装驱动控制板，堵盖固定在壳体的下端。本实用新型的伺服关节的直径为超小型谐波减速器的直径，整体设计均尺寸更小，具有体积小、重量轻、精度高、成本低的特点。

技术领域

本实用新型涉及一种机器人的关节传动机构，具体是一种超小型一体化伺服关节。

背景技术

关节是机器人的重要组成部分，不同规格的关节可以根据需要搭建出不同的机器人构型，如机械臂和双足机器人等。关节主要由驱动电机和减速器组成，由驱动电机提供动力，在减速器作用下将动力输出，带动机器人的执行机构进行运动。

随着机电一体化的发展，机器人部件朝着轻型化、集成化、智能化和系统化的方向发展，目前市面的机器人受限于谐波减速器的体积和输出能力，关节直径和体积较大、成本较高。同时对于传统关节机器人来说，受限于关节的控制方式和结构形式，构型较为固定，各个自由度之间的连接方式都不相同，模块化和可替换性较差，受限于此，决定了其功能的单一化、替代复杂化，无法满足复杂多变的环境和任务。

实用新型内容

本实用新型针对现有机器人关节的设计缺点，采用超小型谐波减速器提出一种超小型一体化伺服关节，具有体积小、重量轻、精度高、成本低的特点。

本实用新型提出的一种超小型一体化伺服关节，包括超小型谐波减速器、中空力矩电机、驱动单元、壳体、输出采集轴、压板和堵盖。

所述的超小型谐波减速器包括钢轮a、钢轮b、柔轮、凸轮、柔性轴承、滚子和轴承挡圈；在钢轮a的内壁上加工有V形环槽，与钢轮b外壁加工的V形环槽配合形成矩形环槽；滚子安装在所述的矩形环槽内；钢轮a和钢轮b分别通过内齿与柔轮的外齿相啮合；柔轮、柔性轴承和凸轮按序套装，轴承挡圈安装在凸轮上，用于对柔性轴承轴向限位；所述的钢轮b与输出采集轴的上端固定连接；所述的凸轮为中空结构，套装在输出采集轴上；

所述的壳体为金属材料加工成的回转体结构；壳体的上端面与钢轮a固定连接，并在壳体的上端平面加工有环形凸台，对柔性轴承的轴向限位；壳体的上端面中空，套装在凸轮上；在壳体内加工有凸台，用于安装电机定子，在壳体圆周加工有两圈沉头孔，分别用于安装压板和堵盖；

所述的中空力矩电机包括电机定子和电机转子，电机定子安装在壳体内，电机转子安装在凸轮上；

所述的驱动单元包括驱动控制板、码盘和码盘安装板；在位于电机定子下方的壳体上安装有压板，压板加工有圆柱凸台，驱动控制板安装在压板的圆柱凸台上；所述的输出采集轴的下端设置台阶面，用于安装码盘安装板；码盘安装板上安装码盘；

所述的堵盖固定在壳体的下端。

本实用新型的优点与积极效果在于：

(1)简结构、小质量：本实用新型设计的谐波减速器将轴承与钢轮一体化设计，比传统设计减少结构件数量、降低结构厚度、减轻了轴承壁的重量，使得一体化伺服关节重量更轻，结构更简单；

(2)尺寸小：本实用新型设计的一体化伺服关节的直径为谐波减速器的直径，由于谐波减速器比市场上同参数谐波减速器形式减少了一个轴承环的宽度，使得关节尺寸可以更小；

(3)大承载：本实用新型将轴承与钢轮一体化设计，增加柔轮与钢轮的啮合宽度，比同类产品在相同尺寸下有更高的承载能力；

(4)易安装：本实用新型在常规的端面安装形式基础上增加了径向安装方式，提高安装性和操作性，适用更多的应用场景；