[发明专利]一种机器人关节减速输出机构

说明书

本发明属于机器人和人工智能领域，特别是涉及一种机器人关节减速输出机构，包括电机、行星减速器装置和位置反馈装置，行星减速器装置包括太阳齿轮、行星齿轮组、行星轴、销钉、内齿圈、角接触轴承、行星架基座、行星架压盖和输出端法兰盘，位置反馈装置包括磁性元件、磁编码器和信号连接线。其中，电机的电机输出轴与太阳齿轮固定，太阳齿轮带动行星齿轮组转动，实现第一次减速、增大扭矩；行星齿轮组带动内齿圈转动，实现第二次减速、增加扭矩；内齿圈与输出法兰盘固定，则输出端法兰盘随内齿圈一同转动。输出端法兰盘安装有磁性元件，磁编码器正对着磁性元件安装于行星架压盖内，实时读取输出端法兰盘的角度位置，配合驱动器实现高精度控制。

技术领域

本发明属于机器人和人工智能领域，特别是涉及一种机器人关节减速输出机构。

背景技术

随着科技不断进步，机器人也得到了长足发展，其各个结构也日臻成熟，机器人运动的关键部件之一就是关节，机器人关节结构一直在不断进步，目前机器人关节的输出端正向着高负载、高精度和轻量化的方向发展。机器人关节结构中最重要的是减速器，尤其是对于重量有敏感要求的服务型机器人。被广泛应用于工业机器人领域的RV减速机和谐波减速机的重量和体积过于庞大，制造工艺复杂，成本高，并不合适移植到多关节的服务型机器人领域。另一种常见的舵机，精度低、负载小、输出端刚度低，一般只适用于小型玩具级的机器人。传统的行星减速器，其输出轴小、刚性不足，无法直接连接较大的负载；输出端位置反馈装置难安装，很少单独用作关节直接输出，一般会通过齿轮或带轮进一步减速转接形成大转盘输出端，此种做法由于增加了额外传动机构，导致整个关节体积过大，传动精度难于保证。

现有技术中的服务性机器人关节减速器输出端大多为小轴，与负载通过键连接来传递扭矩，虽然是一种很成熟的方式，但是直接用在机器人关节输出上还是存在如下弊端：

1）输出轴过小，刚性不足，容易变形，不适合承受大负载。

2）输出端位置反馈装置没空间安装，必要时需要额外增加传动机构与减速器形成错轴安装。

3）输出端轴承小，能承受的负载小，主要是承受径向负载。

4）若想输出端承受大负载能力，所选用的减速机和电机体积则需很大，导致整个关节机械结构臃肿，占用空间较大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人关节减速输出机构，缩小整体结构体积的基础上，保证足够大的输出扭矩，并同时承受轴向和径向载荷。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种机器人关节减速输出机构，包括电机、行星减速器装置和位置反馈装置，所述行星减速器装置包括太阳齿轮、行星齿轮组、行星轴、销钉、内齿圈、角接触轴承、行星架基座、行星架压盖和输出端法兰盘，所述位置反馈装置包括磁性元件、磁编码器和信号连接线，其中所述电机的电机输出轴与太阳齿轮固定，并带动其转动，进而太阳齿轮带动行星齿轮组转动，实现第一次减速、增大扭矩；行星齿轮组带动内齿圈转动，实现第二次减速、增加扭矩；内齿圈与输出端法兰盘固定，则输出端法兰盘随内齿圈一同转动。

所述的一种机器人关节减速输出机构，所述电机输出轴与太阳齿轮通过过盈配合连接，并用销钉固定，避免太阳齿在轴向和径向两个方向上松动。

所述的一种机器人关节减速输出机构，所述行星减速器的最终输出轴为内齿圈，该内齿圈直径大、刚度大，可直接连接负载。

所述的一种机器人关节减速输出机构，所述行星轴通过过盈配合压配到行星架基座对应孔内，所述行星齿轮组装配到对应行星轴上，所述带有行星齿轮组的行星架基座安装到装配有两个角接触轴承的内齿圈上，再盖上行星架压盖并固定，所述角接触轴承能同时承受较大的径向载荷和轴向载荷，保证整个输出机构的传动精度和负载能力。