关节驱动模块、七轴机械臂及机器人制造技术

本发明专利技术提出一种关节驱动模块、七轴机械臂及机器人，通过在所述电机转子的所述转子绕组的径向内侧及径向外侧分别设置第一定子绕组及第二定子绕组，所述驱动电机采用双绕组电机，在同等尺寸下能够提供更大的力矩，从而所述关节驱动模块能够在较小尺寸下达到较大转速和力矩；即将第一关节、第五关节及第七关节设置为转动关节，将第二关节、第三关节、第四关节及第六关节设置为摆动关节，此种布置方式可使机器人既保证足够的臂展和覆盖范围，又可以避免单个臂管尺寸过长，特别是第二至第五机械臂的尺寸，能够灵活实现各种复杂的动作，从而扩大灵活检测覆盖范围，也能够提高机器人在狭窄空间中的应用效果。

Joint Drive Module, Seven-Axis Manipulator and Robot

【技术实现步骤摘要】
关节驱动模块、七轴机械臂及机器人
本专利技术属于机械臂领域，尤其涉及一种关节驱动模块、七轴机械臂及机器人。
技术介绍
关节型机器人采用与自由度相同数目的电机进行驱动，其中的协作型机器人和小型紧凑型机器人多采用将电机安装在相应关节位置的方式，省去较长距离的传动机构。现有的此类机器人，其关节尺寸较大、臂杆粗直，导致机器人不够灵活，不适应于狭窄空间使用需求，且其功能参数难以提高。目前，协作型机器人和小型紧凑型机器人关节均采用电机搭配减速机的方式作为关节驱动模块，部分集成较高的驱动模块还配备有编码器、驱动电路板、力矩传感器等。由于搭载减速机，整个关节模块尺寸较大，进而导致整个机械臂关节尺寸较大，且关节转速较低。而如果此种模块不搭载减速机，则其采用的普通关节电机力矩不足。即对于现有技术中的关节电机模块而言，在限制尺寸的情况下，力矩和转速呈反向相关，此种情况极大的影响了机器人的使用性能；且现有技术中，7轴关节型机器人均将第一关节、第三关节、第五关节和第七关节设置为转动关节，将第二关节、第四关节和第六关节设置为摆动关节，此种布置方式导致机器人的大臂和小臂尺寸较长。鉴于此，有必要提供一种关节驱动模块、七轴机械臂及机器人以解决现有技术中面临的主要技术问题。
技术实现思路
本专利技术针对上述技术问题，提出一种关节驱动模块、七轴机械臂及机器人，以解决上述技术问题。为了达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种关节驱动模块，包括第一关节模块及第二关节模块，所述第一关节模块包括驱动电机，所述驱动电机包括电机转子及电机定子；所述电机转子包括转子机座、转子转轴及转子绕组，所述转子转轴及所述转子绕组同轴设置且分别与所述转子机座固定连接；所述电机定子包括定子机座及定子绕组，所述定子绕组与所述定子机座固定连接；所述转子转轴套接在所述定子机座及所述第二关节模块中心；其中，所述转子转轴与所述定子机座转动连接，所述转子转轴与所述第二关节模块固定连接，所述定子机座与所述第二关节模块间隙设置；所述定子绕组包括第一定子绕组及第二定子绕组，所述定子机座设置有环形开敞腔室；所述第一定子绕组、所述第二定子绕组及所述转子绕组同轴设置在所述环形开敞腔室内；其中，所述第一定子绕组设置在所述转子绕组的径向内侧，所述第二定子绕组设置在所述转子绕组的径向外侧，所述第一定子绕组与所述第二定子绕组均与所述转子绕组间隙设置。作为优选，所述第一关节模块还包括用于检测并记录所述关节驱动模块角度信息及位置信息的编码器，所述编码器分别与所述转子转轴及所述定子机座固定连接；所述第二关节模块包括关节模块本体及关节驱动控制器，所述关节驱动控制器安装在所述关节模块本体上；所述关节驱动控制器与所述编码器电连接，以读取所述关节驱动模块的角度信息及位置信息。作为优选，所述环形开敞腔室包括第一环形侧壁及第二环形侧壁，第一环形侧壁及第二环形侧壁与所述转子转轴同轴设置且所述第一环形侧壁设置在所述第二环形侧壁的径向内侧；所述环形开敞腔室的开口方向背离所述第二关节模块设置，且在所述环形敞腔室的开口处，所述第二环形侧壁相对所述第一环形侧壁凸出设置；所述转子机座设置在所述转子转轴背离所述第二关节模块的轴向一端，且与所述环形开敞腔室的开口相对设置；所述转子转轴与所述第一环形侧壁转动连接，所述转子机座与所述第二环形侧壁转动连接。作为优选，所述关节模块本体设置有中心通孔，所述转子转轴通过所述中心通孔与所述第二关节模块同轴设置，且所述转子转轴为空心转轴。作为优选，所述转子转轴与所述第一环形侧壁之间以及所述转子机座与所述第二环形侧壁之间设置有轴承。作为优选，所述环形开敞腔室的开口处安装有封盖，所述封盖与所述第二环形侧壁固定连接。一种七轴机械臂，包括上述的关节驱动模块，还包括基座、第一机械臂、第二机械臂、第三机械臂、第四机械臂、第五机械臂及第六机械臂；其中，在所述基座与所述第一机械臂之间、所述第一机械臂与所述第二机械臂之间、所述第二机械臂与所述第三机械臂之间、所述第三机械臂与所述第四机械臂之间、所述第四机械臂与所述第五机械臂之间、所述第五机械臂与所述第六机械臂之间及所述第六机械臂端部安装所述关节驱动模块。作为优选，将所述基座与所述第一机械臂之间、所述第一机械臂与所述第二机械臂之间、所述第二机械臂与所述第三机械臂之间、所述第三机械臂与所述第四机械臂之间、所述第四机械臂与所述第五机械臂之间、所述第五机械臂与所述第六机械臂之间及所述第六机械臂端部安装的所述关节驱动模块分别定义为第一关节驱动模块、第二关节驱动模块、第三关节驱动模块、第四关节驱动模块、第五关节驱动模块、第六关节驱动模块及第七关节驱动模块；当所述基座、所述第一机械臂、所述第二机械臂、所述第三机械臂、所述第四机械臂、所述第五机械臂及所述第六机械臂的中心轴平行时，所述第一关节驱动模块、所述第五关节驱动模块及所述第七关节驱动模块的所述转子转轴平行设置，所述第二关节驱动模块、第三关节驱动模块、第四关节驱动模块及所述第六关节驱动模块的所述转子转轴平行设置，且所述第一关节驱动模块、所述第五关节驱动模块及所述第七关节驱动模块的所述转子转轴与所述第二关节驱动模块、第三关节驱动模块、第四关节驱动模块及所述第六关节驱动模块的所述转子转轴垂直设置。作为优选，所述第二机械臂、所述第三机械臂、所述第四机械臂、所述第五机械臂及所述第六机械臂的臂长比为5：5：3：2：2。一种机器人，包括上述的七轴机械臂。本专利技术的优点和积极效果在于：1、本专利技术的所述关节驱动模块、七轴机械臂及机器人，通过在所述电机转子的所述转子绕组的径向内侧及径向外侧分别设置第一定子绕组及第二定子绕组，所述驱动电机采用双绕组电机，在同等尺寸下能够提供更大的力矩，从而所述关节驱动模块能够在较小尺寸下达到较大转速和力矩；2、本专利技术的所述关节驱动模块、七轴机械臂及机器人，通过将所述转子转轴设置为空心转轴，且所述七轴机械臂的第一至第六机械臂使用中空管状结构，使负载电线通过空心转轴及中空管实现内部走线；3、本专利技术的所述七轴机械臂及机器人，当所述基座、所述第一机械臂、所述第二机械臂、所述第三机械臂、所述第四机械臂、所述第五机械臂及所述第六机械臂的中心轴平行时(也称全伸展状态时)，所述第一关节驱动模块、所述第五关节驱动模块及所述第七关节驱动模块的所述转子转轴平行设置，所述第二关节驱动模块、第三关节驱动模块、第四关节驱动模块及所述第六关节驱动模块的所述转子转轴平行设置，且所述第一关节驱动模块、所述第五关节驱动模块及所述第七关节驱动模块的所述转子转轴与所述第二关节驱动模块、第三关节驱动模块、第四关节驱动模块及所述第六关节驱动模块的所述转子转轴垂直设置，即将第一关节、第五关节及第七关节设置为转动关节，将第二关节、第三关节、第四关节及第六关节设置为摆动关节，相较于在现有技术中七轴关节型机器人均将第一关节、第三关节、第五关节和第七关节设置为转动关节和将第二关节、第四关节和第六关节设置为摆动关节的布置方式，此种布置方式可使机器人既保证足够的臂展和覆盖范围，又可以避免单个臂管尺寸过长，特别是第二至第五机械臂的尺寸，能够灵活实现各种复杂的动作，从而扩大灵活检测覆盖范围，也能够提高机器人在狭窄空间中的应用效果。附图说明图1为本专利技术所述关节驱动模块的结构示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种关节驱动模块，包括第一关节模块及第二关节模块，其特征在于：所述第一关节模块包括驱动电机，所述驱动电机包括电机转子及电机定子；所述电机转子包括转子机座、转子转轴及转子绕组，所述转子转轴及所述转子绕组同轴设置且分别与所述转子机座固定连接；所述电机定子包括定子机座及定子绕组，所述定子绕组与所述定子机座固定连接；所述转子转轴套接在所述定子机座及所述第二关节模块中心；其中，所述转子转轴与所述定子机座转动连接，所述转子转轴与所述第二关节模块固定连接，所述定子机座与所述第二关节模块间隙设置；所述定子绕组包括第一定子绕组及第二定子绕组，所述定子机座设置有环形开敞腔室；所述第一定子绕组、所述第二定子绕组及所述转子绕组同轴设置在所述环形开敞腔室内；其中，所述第一定子绕组设置在所述转子绕组的径向内侧，所述第二定子绕组设置在所述转子绕组的径向外侧，所述第一定子绕组与所述第二定子绕组均与所述转子绕组间隙设置。

【技术特征摘要】
1.一种关节驱动模块，包括第一关节模块及第二关节模块，其特征在于：所述第一关节模块包括驱动电机，所述驱动电机包括电机转子及电机定子；所述电机转子包括转子机座、转子转轴及转子绕组，所述转子转轴及所述转子绕组同轴设置且分别与所述转子机座固定连接；所述电机定子包括定子机座及定子绕组，所述定子绕组与所述定子机座固定连接；所述转子转轴套接在所述定子机座及所述第二关节模块中心；其中，所述转子转轴与所述定子机座转动连接，所述转子转轴与所述第二关节模块固定连接，所述定子机座与所述第二关节模块间隙设置；所述定子绕组包括第一定子绕组及第二定子绕组，所述定子机座设置有环形开敞腔室；所述第一定子绕组、所述第二定子绕组及所述转子绕组同轴设置在所述环形开敞腔室内；其中，所述第一定子绕组设置在所述转子绕组的径向内侧，所述第二定子绕组设置在所述转子绕组的径向外侧，所述第一定子绕组与所述第二定子绕组均与所述转子绕组间隙设置。2.根据权利要求1所述的关节驱动模块，其特征在于：所述第一关节模块还包括用于检测并记录所述关节驱动模块角度信息及位置信息的编码器，所述编码器分别与所述转子转轴及所述定子机座固定连接；所述第二关节模块包括关节模块本体及关节驱动控制器，所述关节驱动控制器安装在所述关节模块本体上；所述关节驱动控制器与所述编码器电连接，以读取所述关节驱动模块的角度信息及位置信息。3.根据权利要求1所述的关节驱动模块，其特征在于：所述环形开敞腔室包括第一环形侧壁及第二环形侧壁，第一环形侧壁及第二环形侧壁与所述转子转轴同轴设置且所述第一环形侧壁设置在所述第二环形侧壁的径向内侧；所述环形开敞腔室的开口方向背离所述第二关节模块设置，且在所述环形敞腔室的开口处，所述第二环形侧壁相对所述第一环形侧壁凸出设置；所述转子机座设置在所述转子转轴背离所述第二关节模块的轴向一端，且与所述环形开敞腔室的开口相对设置；所述转子转轴与所述第一环形侧壁转动连接，所述转子机座与所述第二环形侧壁转动连接。4.根据权利要求2所述的关节驱动模块，其特征在于：所述关节模块本体设置有中心通孔，所述转子转轴通过所述中心通孔与所述第二关节模块同轴设置，且所述转子转轴为空心转轴。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：兰洪财，袁啸阳，郭燕辉，李先伟，王锱雷，庄军，李彤，李翔，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37