[发明专利]一体化机器人关节驱动装置

说明书

本发明公开了一体化机器人关节驱动装置，包括互相连接的第一关节和第二关节，所述第二关节包括第二机壳、内置在第二机壳内的驱动单元和刚轮，所述刚轮的外壁与第二机壳的内壁抵接且同轴，所述驱动单元布设在刚轮内部且与第一关节固定，所述驱动单元的最外圈为柔轮，所述柔轮用于驱动刚轮旋转。本发明输出扭矩高、体积小、重量轻、并且制造成本低。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其涉及一体化机器人关节驱动装置。

背景技术

小型机器人、特别是协作机器人都有小型化、轻量化及模块化的要求，机器人关节组件是模块化机器人的基础部件，采用一体化关节模块具有较多的优势，能够简化用户设计、快速组装，并且可以定制满足特定功能要求的机器人。现有的一体化机器人关节驱动装置通常采用电机与减速器串联结构，轴向长度和传动链都较长，不利于减小关节尺寸和重量，同时零件构成更为复杂，装配难度大，制造成本高,而机器人关节因结构限制，通常都采用交叉滚子轴承，由于机器人关节会同时承受径向和轴向载荷，因此对交叉滚子轴承的刚性及回转精度有很高的要求，加工难度较大。同时交叉滚子轴承自身及配套安装座的重量、尺寸都较大，会在一定程度上削弱机器人的负载能力，并增加尺寸。因此如何开发出一种新型的机器人关节驱动装置是本领域需要研究的方向。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一体化机器人关节驱动装置，以解决上述技术问题。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一体化机器人关节驱动装置，包括互相连接的第一关节和第二关节，所述第二关节包括第二机壳、内置在第二机壳内的驱动单元和刚轮，所述刚轮的外壁与第二机壳的内壁抵接且同轴，所述驱动单元布设在刚轮内部且与第一关节固定，所述驱动单元的最外圈为柔轮，所述柔轮用于驱动刚轮旋转。

上述一体化机器人关节驱动装置，所述驱动单元包括中心轴、电机定子、电机转子、前端盖、滚针和波发生器，所述中心轴与所述刚轮同轴布设，所述中心轴与前端盖固定，所述前端盖与第一关节的第一机壳固定，所述电机定子同轴布设在中心轴外圈，所述电机转子同轴布设在电机定子外圈，所述波发生器同轴固定在电机转子外圈，所述波发生器的外圈布设有一圈所述滚针，所述柔轮套设在一圈所述滚针外圈，所述柔轮的前端固定在前端盖上。

上述一体化机器人关节驱动装置，所述驱动单元还包括电机编码器码盘和电机编码器芯片，所述电机编码器码盘布设在电机转子的后端位置处，并与电机转子同步转动，所述电机编码器芯片布设在电机编码器码盘后侧。

上述一体化机器人关节驱动装置，所述驱动单元还包括关节编码器码盘和关节编码器，所述关节编码器码盘布设在刚轮的后端，并与钢轮同步转动，所述关节编码器芯片布设在关节编码器码盘后侧。

上述一体化机器人关节驱动装置，所述驱动单元还包括控制电路板，所述控制电路板布设在所述第一机壳内部，所述电机编码器芯片和关节编码器芯片通过导线均与控制电路板连接，所述中心轴为空心轴，所述导线穿设在所述中心轴内。

上述一体化机器人关节驱动装置，所述驱动单元还包括针盘和刹车单元，所述针盘固定在所述波发生器的前端，所述针盘为内圈带有齿牙的环形结构，所述刹车单元包括固定在所述前端盖上的导套和穿设在导套内的电磁铁，所述导套上布设有用于将所述电磁铁后端推出至针盘内圈的弹簧，当断电时，所述电磁铁的后端在弹簧的作用下伸入至针盘内部卡死针盘，当通电时，所述电磁铁在磁力作用下从针盘内部抽出松开针盘。

本发明与现有技术相比具有以下优点：该一体化机器人关节驱动装置中，通过中心轴串起前端盖和后端盖两个部件，保证了前端盖和后端盖的同心度，并充分利用关节的内部空间，在极小的空间体积内提供较好的支撑强度。避免了关节中常见的交叉滚子轴承的使用，减轻了关节重量并缩小了关节体积，通过电机转子与波发生器，使得转子与波发生器直接驱动柔轮发生弹性变形，缩短了传动链尺寸，有利于降低生产、装配成本，并减小关节体积、减轻关节重量。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。