机器人关节支撑结构以及机器人制造技术

本发明专利技术提供一种机器人关节支撑结构以及机器人，该支撑结构包括：驱动电机；减速传动机构；电机端壳体；传动端壳体；置于电机端壳体和传动端壳体的外周并与减速传动机构的输出端相连接的膝关节套；电机端壳体周向上具有第一环形凹槽；传动端壳体周向上具有第二环形凹槽；膝关节套上有周向环绕电机端壳体的环形连接件，环形连接件具有第三环形凹槽，该第三环形凹槽与第一环形凹槽相配合形成容纳第一滚珠的第一滚道，其沿着第一滚道在电机的圆周方向均匀排布；膝关节套的对应传动端壳体的第二环形凹槽的位置处具有第四环形凹槽，第四环形凹槽与第二环形凹槽相配合形成容纳第二滚珠的第二滚道，其沿着第二滚道在传动轮的圆周方向均匀排布。

Robot Joint Support Structure and Robot

【技术实现步骤摘要】
机器人关节支撑结构以及机器人
本专利技术涉及仿人机器人，尤其涉及一种机器人关节支撑结构以及机器人。
技术介绍
仿人机器人是机器人技术的先进发展阶段，体现了机器人的机构学、运动和动力学等诸多方面的研究和发展水平。仿人机器人越障能力强，移动方向可全方位调整，地形适应能力强，运动灵活性好，承载能力高，是复杂作业环境下的最佳选择，具有广阔的应用前景。尺寸较大的腿足式机器人体积和质量大，腿部质量较大时在行走过程中腿部产生的转动惯量大，对运动的平稳性影响比较明显。因此，如何减轻腿部的重量是腿足式机器人面临的焦点问题之一。腿足式仿人机器人腿部关键结构在关节位置，现有的仿人腿足式机器人关节支撑结构多采用成对的轴承支撑，一般选择深沟球轴承、角接触球轴承、交叉滚子轴承或四点接触球轴承等，既可以使腿在关节位置实现旋转又能够保证关节位置的刚性，从而使机器人腿部各关节保持稳定。但是，这种采用深沟球轴承、角接触球轴承、交叉滚子轴承或四点接触球轴承等轴承支撑的仿人腿足式机器人关节支撑结构的关节零件结构和轴承的重量加在一起大大增加了关节腿的重量，使机器人在行走时负载增大，体积重量大，较大的重量需要大的功率电机驱动、大功率电机又需要更大的结构重量来支撑。如何优化关节结构空间，从而减小整个关节的重量，提高机器人的灵活性和运动性能，是一个有待解决的技术问题。
技术实现思路
鉴于此，本专利技术实施例提供了一种机器人关节支撑结构以及具有该关节支撑结构的机器人，以优化关节结构空间，减小整个关节的重量，从而提高机器人的灵活性和运动性能。本专利技术的技术方案如下：根据本专利技术的一方面，提供一种机器人关节支撑结构，该结构包括：驱动电机；与所述驱动电机同轴连接的减速传动机构；周向环绕所述驱动电机并与所述驱动电机固定连接的电机端壳体；周向环绕所述减速传动机构并与所述电机端壳体固定连接的传动端壳体；置于所述电机端壳体和所述传动端壳体的外周并与所述减速传动机构的输出端相连接的膝关节套；所述电机端壳体在其周向上具有第一环形凹槽；所述传动端壳体在其周向上具有第二环形凹槽；所述膝关节套上一体设置有或可拆卸的连接有周向环绕电机端壳体的环形连接件，所述环形连接件具有第三环形凹槽，该第三环形凹槽与所述第一环形凹槽相配合形成容纳第一滚珠的第一滚道，使得所述第一滚珠沿着所述第一滚道在所述电机端壳体的圆周方向均匀排布；所述膝关节套的对应所述传动端壳体的第二环形凹槽的位置处具有第四环形凹槽，所述第四环形凹槽与所述第二环形凹槽相配合形成容纳第二滚珠的第二滚道，使得所述第二滚珠沿着所述第二滚道在所述传动轮端壳体的圆周方向均匀排布。可选的，所述环形连接件为第一压环；所述第一压环外圈有外螺纹，通过螺纹连接方式可拆卸地连接在所述膝关节套中。可选的，所述机器人关节支撑结构还包括：大腿内侧板、大腿外侧板、小腿内侧板和小腿外侧板；所述大腿内侧板与所述大腿外侧板通过连接件连接，分别安装在靠近所述驱动电机的一侧以及靠近所述减速传动机构一侧，并且，所述大腿内侧板与所述电机端壳体固定连接；所述小腿内侧板和所述小腿外侧板与所述膝关节套固定连接。可选的，所述膝关节套的邻近所述大腿外侧板的一端部侧壁具有环绕所述减速传动机构的传动轴的第五环形凹槽；所述大腿外侧板的与所述第五环形凹槽对应的位置具有第六环形凹槽，所述第六环形凹槽与所述第五环形凹槽相配合形成容纳第三滚珠的第三滚道，使得所述第三滚珠沿着所述第三滚道在传动轴的圆周方向均匀排布。可选的，所述机器人关节支撑结构还包括：侧盖板，所述侧盖板侧盖板通过螺钉或者通过止口配合和螺钉与所述大腿内侧板和所述电机端壳体固定在一起。可选的，所述减速传动机构为谐波减速器，其包括波发生器、谐波刚轮和柔轮；所述电机端壳体、所述谐波刚轮以及所述传动端壳体通过螺钉固定连接，或者通过止口配合和螺钉固定连接。可选的，所述大腿内侧板(61)与所述电机端壳体(10)通过螺钉或通过止口配合和螺钉固定连接；所述小腿外侧板(71)通过螺钉或通过止口配合和螺钉与所述膝关节套固定连接；所述小腿外侧板(72)通过螺钉或通过止口配合和螺钉与所述膝关节套固定连接。可选的，所述第一环形凹槽位于所述电机端壳体的一端部的轴肩底部；所述第三环形凹槽位于所述第一压环的侧壁；所述第二环形凹槽位于所述传动端壳体的靠近输出端的一端部。可选的，所述机器人关节支撑结构还包括：第二压环，所述第二压环和所述第一压环并排设置并位于所述第一压环的远离所述电机端壳体的一侧，所述第二压环外圈有外螺纹，通过螺纹连接方式固定连接到所述膝关节套中并朝向所述第一滚道压紧所述第一压环。根据本专利技术的另一方面，还提供一种机器人，所述机器人具有如前所述的机器人关节支撑结构。本专利技术实施例提供的机器人关节支撑结构以及机器人，取消了传统轴承的使用，将关节支撑结构进行一体化设计，并且支撑结构使用整圈的滚珠在各结构件的凹槽配合形成的滚道内滚动的方式，优化了关节的结构空间，大大减小了整个关节的重量，提高了机器人的灵活性和运动性能。进一步地，本专利技术实施例还使用防松压紧结构(如压环)能够保证回转支撑的定位精度和连接刚度。本专利技术的附加优点、目的，以及特征将在下面的描述中将部分地加以阐述，且将对于本领域普通技术人员在研究下文后部分地变得明显，或者可以根据本专利技术的实践而获知。本专利技术的目的和其它优点可以通过在书面说明及其权利要求书以及附图中具体指出的结构实现到并获得。本领域技术人员将会理解的是，能够用本专利技术实现的目的和优点不限于以上具体所述，并且根据以下详细说明将更清楚地理解本专利技术能够实现的上述和其他目的。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本专利技术的限定。附图中的部件不是成比例绘制的，而只是为了示出本专利技术的原理。为了便于示出和描述本专利技术的一些部分，附图中对应部分可能被放大，即，相对于依据本专利技术实际制造的示例性装置中的其它部件可能变得更大。在附图中：图1为本专利技术一实施例中机器人关节支撑结构的剖面示意图。图2为本专利技术实施例中未示出滚珠的机器人关节支撑结构的剖面示意图。图3为本专利技术一实施例中机器人关节支撑结构的立体结构示意图。附图标号说明：10：电机端壳体20：传动端壳体30：膝关节套40：电机51：谐波刚轮52：柔轮11、31：螺钉61：大腿内侧板62：大腿外侧板71：小腿内侧板72：小腿外侧板73：侧盖板81：第一滚珠82：第二滚珠83：第三滚珠84：第一环形凹槽85：第二环形凹槽86：第三环形凹槽87：第四环形凹槽88：第五环形凹槽89：第六环形凹槽91：第一压环92：第二压环01：第一滚道02：第二滚道03：第三滚道具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本专利技术做进一步详细说明。在此，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人关节支撑结构，其特征在于，该结构包括：驱动电机(40)；与所述驱动电机同轴连接的减速传动机构(51,52)；周向环绕所述驱动电机并与所述驱动电机固定连接的电机端壳体(10)；周向环绕所述减速传动机构并与所述电机端壳体固定连接的传动端壳体(20)；置于所述电机端壳体和所述传动端壳体的外周并与所述减速传动机构的输出端相连接的膝关节套(30)；所述电机端壳体在其周向上具有第一环形凹槽(84)；所述传动端壳体在其周向上具有第二环形凹槽(85)；所述膝关节套上一体设置有或可拆卸的连接有周向环绕电机端壳体的环形连接件，所述环形连接件具有第三环形凹槽(86)，该第三环形凹槽(86)与所述第一环形凹槽(84)相配合形成容纳第一滚珠(81)的第一滚道(01)，使得所述第一滚珠沿着所述第一滚道在所述电机端壳体的圆周方向均匀排布；所述膝关节套的对应所述传动端壳体的第二环形凹槽的位置处具有第四环形凹槽(87)，所述第四环形凹槽(87)与所述第二环形凹槽(85)相配合形成容纳第二滚珠(82)的第二滚道(02)，使得所述第二滚珠沿着所述第二滚道在所述传动轮端壳体的圆周方向均匀排布。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节支撑结构，其特征在于，该结构包括：驱动电机(40)；与所述驱动电机同轴连接的减速传动机构(51,52)；周向环绕所述驱动电机并与所述驱动电机固定连接的电机端壳体(10)；周向环绕所述减速传动机构并与所述电机端壳体固定连接的传动端壳体(20)；置于所述电机端壳体和所述传动端壳体的外周并与所述减速传动机构的输出端相连接的膝关节套(30)；所述电机端壳体在其周向上具有第一环形凹槽(84)；所述传动端壳体在其周向上具有第二环形凹槽(85)；所述膝关节套上一体设置有或可拆卸的连接有周向环绕电机端壳体的环形连接件，所述环形连接件具有第三环形凹槽(86)，该第三环形凹槽(86)与所述第一环形凹槽(84)相配合形成容纳第一滚珠(81)的第一滚道(01)，使得所述第一滚珠沿着所述第一滚道在所述电机端壳体的圆周方向均匀排布；所述膝关节套的对应所述传动端壳体的第二环形凹槽的位置处具有第四环形凹槽(87)，所述第四环形凹槽(87)与所述第二环形凹槽(85)相配合形成容纳第二滚珠(82)的第二滚道(02)，使得所述第二滚珠沿着所述第二滚道在所述传动轮端壳体的圆周方向均匀排布。2.根据权利要求1所述的机器人关节支撑结构，其特征在于，所述环形连接件为第一压环(91)；所述第一压环(91)外圈有外螺纹，通过螺纹连接方式可拆卸地连接在所述膝关节套(30)中。3.根据权利要求1或2所述的机器人关节支撑结构，其特征在于，所述机器人关节支撑结构还包括：大腿内侧板(61)、大腿外侧板(62)、小腿内侧板(71)和小腿外侧板(72)；所述大腿内侧板(61)与所述大腿外侧板(62)通过连接件连接，分别安装在靠近所述驱动电机的一侧以及靠近所述减速传动机构一侧，并且，所述大腿内侧板与所述电机端壳体(10)固定连接；所述小腿内侧板(71)和所述小腿外侧板(72)与所述膝关节套(30)固定连接。4.根据权利要求3所述的机器人关节支撑结构，其特征在于：所述膝关节套(30)的邻近所述大...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄强，张春雷，高峻峣，余张国，刘华欣，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11