轻型机器人关节减速机制造技术

本发明专利技术公开了一种轻型机器人关节减速机，包括相啮合的主动轮和输入轮，输入轮通过行星轮系与输出架连接，主动轮固定在电机的输出轴上；行星轮系包括一个中心轮、三种行星轮、固定轮和输出轮，中心轮与所述输入轮的回转轴为一体化设计，两个外齿圈分别为固定轮和输出轮，输出轮与输出架连接；第二行星轮和第三行星轮的长度相同，且均为第一行星轮长度的一半；第一行星轮与两个外齿圈均啮合，第二行星轮和第三行星轮分别与固定轮和输出轮啮合。结构紧凑、轻量化、小型化，能够广泛运用于服务机器人、家庭机器人等领域。

Light robot joint reducer

The invention discloses a lightweight robot joint reducer, including the meshing of the driving wheel and the wheel input, input wheel through the planetary gear is connected with the output frame, the driving wheel is fixed on the output shaft of the motor; the planetary gear includes a center wheel, three planetary wheel and the fixed wheel and an output wheel, wheel center integration design with the input of the wheel rotating shaft, two outer ring gear are respectively fixed wheel and an output wheel, an output wheel connected with the output frame; second planetary wheels and third planetary wheels of the same length, and is the first half of the length of the first planetary gear; planetary gear and two outer ring gear are meshed, second the planetary gear and the planetary gear third is respectively connected with the fixed pulley and the output gear. It is compact, lightweight and miniaturized, and can be widely used in the fields of service robot, family robot and so on.

【技术实现步骤摘要】
轻型机器人关节减速机
本专利技术涉及一种轻型机器人，尤其涉及一种轻型机器人关节减速机。
技术介绍
机器人技术发展迅速，但现阶段机器人技术并没有真正突破机器人本体，而是以系统集成为主，诸如关节减速机、控制器驱动器、机器人算法等核心产业链技术并未真正掌握。目前，国际上机器人关节减速机主要有两种，一种是RV(Rot-Vector)减速机，其是在摆线针轮传动基础上发展起来的，具有二级减速和中心圆盘支承结构，其特点是：传动比大、传动效率高、刚性大，被称为机器人“御用”减速机；另一种是谐波减速机，其核心原理是柔轮产生可控的弹性变形，靠柔轮和钢轮啮合达到减速传动目的。相比于谐波减速机，RV减速机具有更高的刚度和回转精度，在关节机器人一般将RV减速机放置在基座、大臂、肩部等重负载的位置，将谐波减速机放置在小臂、腕部或手部。上述两种减速机价格非常昂贵，而服务机器人、家庭机器人过高的售价很难被普及。以申请人正在研发的自动擦鞋鞋柜、洗澡机器人为例，如果减速机成本过高，不可能普及民用领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种轻型机器人关节减速机。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：本专利技术的轻型机器人关节减速机，包括相啮合的主动轮和输入轮，所述输入轮通过行星轮系与输出架连接，所述主动轮固定在电机的输出轴上；所述行星轮系包括一个中心轮、三种行星轮、两个外齿圈，所述中心轮与所述输入轮的回转轴为一体化设计，所述两个外齿圈分别为固定轮和输出轮，所述输出轮与所述输出架连接；所述三种行星轮包括：三个第一行星轮、三个第二行星轮、三个第三行星轮，所述第二行星轮和第三行星轮的长度相同，且均为所述第一行星轮长度的一半；所述三个第一行星轮圆周均布，且与所述两个外齿圈均啮合；所述三个第二行星轮圆周均布并与所述三个第一行星轮相互间隔布置，且仅与所述固定轮啮合；所述三个第三行星轮圆周均布并与所述三个第一行星轮相互间隔布置，且仅与所述输出轮啮合；所述中心轮与所述三种行星轮均啮合。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，本专利技术实施例提供的一种轻型机器人关节减速机，结构紧凑，使设计轻量化、小型化，告别关节傻大蠢时代，并与电机集成为多个系列的标准化产品，能够广泛运用于服务机器人、家庭机器人等领域。附图说明图1为本专利技术实施例提供的轻型机器人关节减速机的结构示意图。图2a和图2b分别为本专利技术实施例中行星轮系的两个平面布置示意图。图中：1、电机，2、固定端座，3、等截面薄壁轴承，4、微型球轴承，5、输出架；A1、主动轮，A2、输入轮，A3、中心轮，C1、第一行星轮，C2、第二行星轮，C3、第三行星轮，B、固定轮，E、输出轮。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述。本专利技术实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。本专利技术的轻型机器人关节减速机，其较佳的具体实施方式是：包括相啮合的主动轮和输入轮，所述输入轮通过行星轮系与输出架连接，所述主动轮固定在电机的输出轴上；所述行星轮系包括一个中心轮、三种行星轮、两个外齿圈，所述中心轮与所述输入轮的回转轴为一体化设计，所述两个外齿圈分别为固定轮和输出轮，所述输出轮与所述输出架连接；所述三种行星轮包括：三个第一行星轮、三个第二行星轮、三个第三行星轮，所述第二行星轮和第三行星轮的长度相同，且均为所述第一行星轮长度的一半；所述三个第一行星轮圆周均布，且与所述两个外齿圈均啮合；所述三个第二行星轮圆周均布并与所述三个第一行星轮相互间隔布置，且仅与所述固定轮啮合；所述三个第三行星轮圆周均布并与所述三个第一行星轮相互间隔布置，且仅与所述输出轮啮合；所述中心轮与所述三种行星轮均啮合。所述主动轮、输入轮和行星轮系中，各齿轮的技术参数为以下表的六组参数中的任意一组：技术参数表：接上表：上表中：A1、主动轮，A2、输入轮，A3、中心轮，C1、第一行星轮，C2、第二行星轮，C3、第三行星轮，B、固定轮，E、输出轮。具体实施例，如图1、图2a、图2b所示：(1)结构及减速比：本专利技术的机器人关节采用行星式，其结构原理如下：电机驱动主动轮A1旋转，A1传动给输入轮A2，其减速比i1＝Z2/Z1(Z1为A1轮齿数，Z2为A2轮齿数)；A2传递给中心轮A3，A3旋转带动行星轮C1、C2、C3自转，同时B轮为固定轮，则C1、C2、C3在旋转的同时，绕A3公转；行星轮C1、C2、C3自转、公转传递给输出轮E，其E轮相对于A3轮减速比i2＝(1+Zb/Za)*Ze/(Ze-Zb)(Za为中心轮A3齿数，Zb为固定轮B齿数，Ze为输出轮E齿数)；以申请人开发系列关节之一举例，Z1＝22，Z2＝66，Za＝18，Zb＝60，Zc＝22，Ze＝63，模数m＝0.5其转动比:i1＝66/22＝3；i2＝(1+Z60/18)*63/(63-60)＝91，i总＝i1*i2＝3*91＝273。由此可见，该结构的行星式减速机结构经凑，而且能够得到很大的传动比，用很小的直流电机就可以得到很大的输出扭矩。(2)变位计算该结构减速机a-c，b-c，e-c啮合副标准中心距不可能做到相等，以上述事例计算中心距：Aa-c＝m*(Za+Zc)/2＝0.5*(18+22)/2＝10mm(Aa-c为a-c齿轮副标准中心距)Ab-c＝m*(Zb-Zc)/2＝0.5*(60-22)/2＝9.5mm(Ab-c为b-c齿轮副标准中心距)Ae-c＝m*(Ze-Zc)/2＝0.5*(63-22)/2＝10.25mm(Ae-c为e-c齿轮副标准中心距)而行星式减速机必须满足同心条件，及A’a-c＝A’b-c＝A’e-c，所以必须采用变位齿轮才能满足要求,取实际中心距A’＝Ae-c,计算出中心距变动系数，及实际啮合角：Ya-c＝(A’-Aa-c)/m＝(10.25-10)/0.5＝0.5(Ya-c为a-c齿轮副中心距变动系数)Yb-c＝(A’-Ab-c)/m＝(10.25-9.5)/0.5＝1.5(Yb-c为b-c齿轮副中心距变动系数)Ye-c＝0(Ye-c为e-c齿轮副中心距变动系数)αa-c＝arcos(cos20°*A’/Aa-c)＝22°47′07”(αa-c为a-c齿轮副实际啮合角)αb-c＝arcos(cos20°*A’/Ab-c)＝27°33′47”(αb-c为b-c齿轮副实际啮合角)αe-c＝20°(αe-c为e-c齿轮副实际啮合角)根据无侧隙啮合方程，可求得各齿轮副的变位系数和：Xa-c＝(Za+Zc)*((TAN(αa-c)-αa-c)-(TAN(20°)-20°))/(2*TAN(20°))＝0.544(Xa-c为a-c齿轮副变位系数和)Xb-c＝(Zb-Zc)*((TAN(αb-c)-αb-c)-(TAN(20°)-20°))/(2*TAN(20°))＝1.859(Xb-c为b-c齿轮副变位系数和)Xe-c＝0(Xe-c为e-c齿轮副变位系数和)即：Xa+Xc＝0.544；Xb-Xc＝1.859；Xe-Xc＝0(Xa、Xb、Xc、Xe为各齿轮变位系数)由上可知，当确定任意一个齿轮变位系数，即可得到其他三个齿轮的变位系数。申请人进行了大量的数据计算，为同时满足最佳重合度、最佳齿顶厚等条件，确立该实例中Xe取0.25，则Xc＝0.25，Xb＝2.109，X本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轻型机器人关节减速机，其特征在于，包括相啮合的主动轮和输入轮，所述输入轮通过行星轮系与输出架连接，所述主动轮固定在电机的输出轴上；所述行星轮系包括一个中心轮、三种行星轮、两个外齿圈，所述中心轮与所述输入轮的回转轴为一体化设计，所述两个外齿圈分别为固定轮和输出轮，所述输出轮与所述输出架连接；所述三种行星轮包括：三个第一行星轮、三个第二行星轮、三个第三行星轮，所述第二行星轮和第三行星轮的长度相同，且均为所述第一行星轮长度的一半；所述三个第一行星轮圆周均布，且与所述两个外齿圈均啮合；所述三个第二行星轮圆周均布并与所述三个第一行星轮相互间隔布置，且仅与所述固定轮啮合；所述三个第三行星轮圆周均布并与所述三个第一行星轮相互间隔布置，且仅与所述输出轮啮合；所述中心轮与所述三种行星轮均啮合。

【技术特征摘要】
1.一种轻型机器人关节减速机，其特征在于，包括相啮合的主动轮和输入轮，所述输入轮通过行星轮系与输出架连接，所述主动轮固定在电机的输出轴上；所述行星轮系包括一个中心轮、三种行星轮、两个外齿圈，所述中心轮与所述输入轮的回转轴为一体化设计，所述两个外齿圈分别为固定轮和输出轮，所述输出轮与所述输出架连接；所述三种行星轮包括：三个第一行星轮、三个第二行星轮、三个第三行星轮，所述第二行星轮和第三行星轮的长度相同，且均为所述第一行星轮长度的一半；所述三个第一行星轮圆周均布，且与所述两个外齿圈均啮合...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋晓明，
申请(专利权)人：北京昌益和自动化设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11