本申请公开一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节及轻型臂，所述关节通过第一连接件将电机驱动器固定于壳部，将电机及编码器设置在法兰固定部的一侧的第一容置腔，并与法兰固定部连接，从而实现电机及编码器的固定；将制动器和谐波减速器设置在法兰固定部另一侧的第二容置腔，使电机及编码器的电机轴穿过法兰固定部伸入第二容置腔并与谐波减速器连接，实现电机与谐波减速器的扭矩传递；使谐波减速器与法兰固定部连接，实现谐波减速器的固定；使制动器与谐波减速器连接并通过第二连接件与法兰固定部连接，实现制动器的固定。本申请模块化关节，结构紧凑，集成度高，体积小，质量轻，应用于机械臂后，机械臂尺寸缩小，负载能力提高。
【技术实现步骤摘要】
一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节及轻型臂
本申请涉及机器人
，尤其涉及一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节及轻型臂。
技术介绍
机器人关节是机器人的关键部件，关节设计的好坏直接影响到机器人整体性能。传统的工业机器人关节设计时与机器人本体同时设计，镶嵌在机器人本体内，体积大，重量重，且设计流程较复杂，设计周期较长，无法满足养老服务机器人对轻量化、模块化关节的需求。养老服务机器人在应用场景上有更苛刻的要求，它需要在家庭或者养老院等窄小的空间里面能活动自如，帮助老人完成部分日常工作。因此，养老服务机器人整机设计的尺寸必须是小巧精致且轻量化，而模块化关节尺寸的大小是影响机器人整机尺寸的关键因素，研制内部结构紧凑、关节轻量化、电机驱动器以及制动器集成度高的模块化关节是养老服务机器人在养老领域普及前必须攻克的难题。
技术实现思路
本申请提供一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节及轻型臂，从而实现养老服务机器人用模块化关节的轻量化和高集成度。第一方面，本申请实施例提供一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节，包括用于使所述模块化关节与机械臂本体骨架实现连接的关节外壳，以及电机驱动器、电机及编码器、制动器和谐波减速器；所述关节外壳包括壳部和法兰固定部；所述电机及编码器、所述制动器以及所述谐波减速器均设于所述壳部的内侧；所述电机驱动器通过第一连接件与所述壳部固定连接；在所述法兰固定部靠近所述电机驱动器的一侧，所述第一连接件、壳部以及所述法兰固定部形成第一容置腔，所述电机及编码器设于所述第一容置腔内；所述电机及编码器的固定端与所述法兰固定部连接；所述壳部与所述法兰固定部的另一侧形成第二容置腔，所述制动器和谐波减速器设于所述第二容置腔；所述谐波减速器与所述法兰固定部连接；所述电机及编码器的电机轴穿过所述法兰固定部，伸入所述第二容置腔与所述谐波减速器连接；所述制动器设于所述电机轴与所述谐波减速器之间，所述制动器与所述谐波减速器固定连接，所述制动器通过第二连接件与所述法兰固定部连接。进一步，所述关节外壳采用7075铝合金材料。进一步，所述电机驱动器与所述第一连接件固定连接，靠近所述电机驱动器的所述壳部端面与所述第一连接件固定连接。进一步，还包括第三连接件；所述第三连接件与所述谐波减速器的钢轮连接，所述谐波减速器的钢轮固定端与所述法兰固定部连接。进一步，所述电机及编码器的电机轴通过胀套与所述谐波减速器的波发生器实现胀紧连接。进一步，所述制动器与所述第二连接件固定连接，所述第二连接件与所述法兰固定部连接；所述制动器的活动衔铁与所述谐波加速器的波发生器固定连接。进一步，所述第一连接件采用与所述电机驱动器和所述壳部适配的法兰盘；所述第二连接件采用与所述制动器和所述法兰固定部适配的法兰盘；所述第三连接件采用与所述谐波减速器适配的法兰盘。本申请提供的用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节，通过第一连接件将电机驱动器固定于壳部；在法兰固定部的电机驱动器所在的一侧，第一连接件、壳部以及法兰固定部形成第一容置腔，电机及编码器设置在该第一容置腔内，并与法兰固定部连接，从而实现电机及编码器的固定；在法兰固定部的另一侧，壳部与法兰固定部形成第二容置腔，制动器和谐波减速器设置在该第二容置腔，同时，电机及编码器的电机轴穿过法兰固定部伸入第二容置腔并与谐波减速器连接，实现电机与谐波减速器的扭矩传递；使谐波减速器与法兰固定部连接，实现谐波减速器的固定；使制动器与谐波减速器连接并通过第二连接件与法兰固定部连接，实现制动器的固定。第二方面，本申请实施例提供一种用于养老服务机器人的轻型臂，包括多个上述第一方面所述的紧凑型模块化关节以及机械臂本体骨架；所述机器臂本体骨架通过所述紧凑型模块化关节串联连接。本申请提供的用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节，结构紧凑，集成度高，体积小，质量轻，应用于机械臂后，缩小了机械臂尺寸，提高了机械臂的负载能力。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节的结构示意图；图2为本申请用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节的剖面示意图；图3为本申请用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节的轴测图。图示说明：1-关节外壳；11-壳部；12-法兰固定部；2-电机驱动器；3-电机及编码器；4-制动器；5-谐波减速器；6-第一连接件；7-第二连接件；8-第三连接件；9-胀套。具体实施方式下面将结合附图和具体实施例，对本专利技术技术方案进行详细描述。图1为本申请用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节的结构示意图，图2为本申请用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节的剖面示意图，图3为本申请用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节的轴测图，参阅图1-3可知：该用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节，包括用于使模块化关节本身与机械臂本体骨架通过螺钉实现连接的关节外壳1，还包括电机驱动器2、电机及编码器3、制动器4和谐波减速器5；其中，关节外壳1包括壳部11和法兰固定部12；壳部11的端面上设有螺孔，使壳部11同时起到固定及保护其他部件的作用，并能美化关节的外形；法兰固定部12上设有数圈安装孔，用于固定电机及编码器3等部件。电机及编码器3、制动器4以及谐波减速器5均设于壳部11的内侧，以使壳部11能对其起到保护作用，避免这些内部构件因为受到冲击等因素而发生功能损坏。电机驱动器2通过第一连接件6与壳部11固定连接；具体而言，第一连接件6可以是与电机驱动器2和壳部11的尺寸适配的法兰盘，该法兰盘上设有至少两圈安装孔，其中一圈用于连接电机驱动器2，另一圈用于连接壳部11，从而实现了电机驱动器2与壳部11的固定。在法兰固定部12靠近电机驱动器2的一侧，第一连接件6、壳部11以及法兰固定部12形成第一容置腔(图中电机及编码器3占据的位置)，电机及编码器3设于第一容置腔内；在法兰固定部12的另一侧，壳部11与法兰固定部12形成第二容置腔，制动器4和谐波减速器5设于第二容置腔；电机及编码器3的固定端与法兰固定部12连接，例如通过螺钉固定，同时，电机轴穿过法兰固定部12，伸入第二容置腔与谐波减速器5连接，谐波减速器5的钢轮固定端与法兰固定部12连接；一方面，实现了电机及编码器3的固定，另一方面，实现电机与谐波减速器5的扭矩传递。在一些优选实施例中，电机及编码器3的电机轴与谐波减速器5的波发生器连接，并在其连接处，设置胀套9，胀套9的存在，使电机轴与波发生器实现胀紧连接，使扭矩的传递效果更优。制动器4设于电机轴与谐波减速器5之间，制动器4的活动衔铁与谐波减速器5的波发生器固定连接，例如螺钉连接，并通过第二连接件7与法兰固本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节，其特征在于，包括用于使所述模块化关节与机械臂本体骨架实现连接的关节外壳(1)，以及电机驱动器(2)、电机及编码器(3)、制动器(4)和谐波减速器(5)；/n所述关节外壳(1)包括壳部(11)和法兰固定部(12)；所述电机及编码器(3)、所述制动器(4)以及所述谐波减速器(5)均设于所述壳部(11)的内侧；/n所述电机驱动器(2)通过第一连接件(6)与所述壳部(11)固定连接；/n在所述法兰固定部(12)靠近所述电机驱动器(2)的一侧，所述第一连接件(6)、壳部(11)以及所述法兰固定部(12)形成第一容置腔，所述电机及编码器(3)设于所述第一容置腔内；所述电机及编码器(3)的固定端与所述法兰固定部(12)连接；/n所述壳部(11)与所述法兰固定部(12)的另一侧形成第二容置腔，所述制动器(4)和谐波减速器(5)设于所述第二容置腔；所述谐波减速器(5)与所述法兰固定部(12)连接；/n所述电机及编码器(3)的电机轴穿过所述法兰固定部(12)，伸入所述第二容置腔与所述谐波减速器(5)连接；/n所述制动器(4)设于所述电机轴与所述谐波减速器(5)之间，所述制动器(4)与所述谐波减速器(5)固定连接，所述制动器(4)通过第二连接件(7)与所述法兰固定部(12)连接。/n...
【技术特征摘要】
1.一种用于养老服务机器人的紧凑型模块化关节，其特征在于，包括用于使所述模块化关节与机械臂本体骨架实现连接的关节外壳(1)，以及电机驱动器(2)、电机及编码器(3)、制动器(4)和谐波减速器(5)；
所述关节外壳(1)包括壳部(11)和法兰固定部(12)；所述电机及编码器(3)、所述制动器(4)以及所述谐波减速器(5)均设于所述壳部(11)的内侧；
所述电机驱动器(2)通过第一连接件(6)与所述壳部(11)固定连接；
在所述法兰固定部(12)靠近所述电机驱动器(2)的一侧，所述第一连接件(6)、壳部(11)以及所述法兰固定部(12)形成第一容置腔，所述电机及编码器(3)设于所述第一容置腔内；所述电机及编码器(3)的固定端与所述法兰固定部(12)连接；
所述壳部(11)与所述法兰固定部(12)的另一侧形成第二容置腔，所述制动器(4)和谐波减速器(5)设于所述第二容置腔；所述谐波减速器(5)与所述法兰固定部(12)连接；
所述电机及编码器(3)的电机轴穿过所述法兰固定部(12)，伸入所述第二容置腔与所述谐波减速器(5)连接；
所述制动器(4)设于所述电机轴与所述谐波减速器(5)之间，所述制动器(4)与所述谐波减速器(5)固定连接，所述制动器(4)通过第二连接件(7)与所述法兰固定部(12)连接。
2.根据权利要求1所述的关节，其特征在于，所述关节外壳(1)采用7075铝合金材料。
【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，洪浛檩，
申请(专利权)人：中瑞福宁机器人沈阳有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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