机器人及其驱动机构制造技术

本公开涉及一种机器人及其驱动机构。机器人驱动机构，包括电机控制器、电机和减速器，电机控制器与电机的底座相连，减速器与电机的输出端相连，减速器包括公共齿圈、多级行星轮系和输出法兰，公共齿圈具有在行星轮系的旋转轴线上彼此相对的第一端和第二端，第一端与电机的定子相连，输出法兰可转动地设置在第二端，行星轮系包括首级行星轮系和末级行星轮系，首级行星轮系与电机的转子相连，末级行星轮系与输出法兰相连，多级行星轮系中的行星轮啮合于公共齿圈的内齿。上述机器人驱动机构稳定性强、精度高，输出更加柔性化，能减少在碰撞时的机械损害，并且该机器人驱动机构结构紧凑、整体体积小，能够适应对空间要求更加严格安装环境。

Robot and its driving mechanism

【技术实现步骤摘要】
机器人及其驱动机构
本公开涉及机器人
，具体地，涉及一种机器人及其驱动机构。
技术介绍
目前，为了实现多关节机器人的运动，在关节处通常会安装驱动器以实现关节多自由度的转动。但现有的驱动器结构复杂，导致自身传动阻抗大，进而使机器人的关节的动作不流畅，出现不确定性的卡滞现象，作业效率低且能量损耗大。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种机器人及其驱动机构，该机器人驱动机构输出流畅且结构紧凑。为了实现上述目的，本公开提供一种机器人驱动机构，包括电机控制器、电机和减速器，所述电机控制器与所述电机的底座相连，所述减速器与所述电机的输出端相连，所述减速器包括公共齿圈、多级行星轮系和输出法兰，所述公共齿圈具有在所述行星轮系的旋转轴线上彼此相对的第一端和第二端，所述第一端与所述电机的定子相连，所述输出法兰可转动地设置在所述第二端，所述行星轮系包括首级行星轮系和末级行星轮系，所述首级行星轮系与所述电机的转子相连，所述末级行星轮系与所述输出法兰相连，多级所述行星轮系中的行星轮啮合于所述公共齿圈的内齿。可选地，所述减速器还包括由碳纤维材料制成的筒状外壳，所述公共齿圈具有外齿，所述外齿通过粘合剂粘接固定在所述外壳中，所述外壳设置在所述电机与所述减速器的外侧，并且从所述公共齿圈的所述第二端沿所述旋转轴线延伸至所述电机的底座。可选地，所述减速器还包括限定环形轨道的滑轨，所述滑轨固定在所述公共齿圈的所述第二端，所述输出法兰具有靠近所述电机的内端和远离所述电机的外端，所述内端的侧壁与所述末级行星轮系中的行星架的侧壁通过第一轴承或滚珠可转动地支承在所述环形轨道上，所述外端凸出于所述滑轨远离所述电机的端面，用于与外部执行器相连。可选地，每级所述行星轮系包括太阳轮、三个行星轮和行星架，所述行星架包括圆盘形或三角形的主体部，以及分别与所述行星轮对应的行星轮轴。可选地，在同一级所述行星轮系中，太阳轮远离所述电机的一端形成有定位轴，行星架靠近所述电机的一侧的中心形成有定位孔，所述定位轴通过第二轴承可转动地插设于所述定位孔中。可选地，所述首级行星轮系包括首级太阳轮、首级行星轮和首级行星架，所述末级行星轮系包括末级太阳轮、末级行星轮和末级行星架，所述首级太阳轮与所述电机的转子固定连接，所述首级行星架与所述末级太阳轮固定连接，所述末级行星架与所述输出法兰固定连接。可选地，所述电机为扁平无刷外转子电机，所述减速器包括固定法兰，所述固定法兰固定在所述电机的外转子上，所述首级行星轮系的太阳轮与所述固定法兰固定。可选地，所述电机控制器包括编码器、集成电路板和散热片，所述编码器与所述电机的所述转子相连，所述集成电路板与所述编码器相连，所述散热片用于为所述集成电路板散热。可选地，所述电机控制器和所述电机集成在一起，所述电机包括电机壳体和封闭地连接于所述电机壳体的后盖，所述电机的转子和定子设置在所述电机壳体中，所述集成电路板包括第一集成电路板和第二集成电路板，所述第一集成电路板、所述散热片和第二集成电路板依次层叠设置并且容纳在所述后盖中。可选地，所述电机包括电机壳体、侧盖和后盖，所述电机的转子和定子设置在所述电机壳体中，所述后盖封闭地连接于所述电机壳体的底部，所述侧盖连接于所述电机壳体的侧方，所述集成电路板包括第一集成电路板和第二集成电路板，所述第一集成电路板设置在所述侧盖中并通过所述散热片封闭，所述第二集成电路板穿过所述侧盖并伸入到所述电机壳体中并且邻近于所述后盖的前侧。本公开的另一方面还提供一种机器人，所述机器人包括如上所述的机器人驱动机构。通过上述技术方案，本公开提供的机器人驱动机构的减速器包括多级行星轮系，承载能力大，稳定性强，可以获得稳定的柔性输出；并且，本公开的多级行星轮系的行星轮通过同一个公共齿圈保持在太阳轮的周围，能够提高每级行星轮系之间的传动稳定性和精度，使机器人驱动机构的输出更加柔性化，从而减少在碰撞时对机器人驱动机构造成的机械损害。此外，本公开的机器人驱动机构还将电机控制器、电机和减速器三者集成为一体设计，结构紧凑、整体体积小，能够适应对空间要求更加严格安装环境。本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施例一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：图1是本公开实施例一中的机器人驱动机构的立体结构图；图2是本公开实施例一中的机器人驱动机构的主要结构的爆炸图；图3是本公开实施例一中的机器人驱动机构的输出端的侧视图；图4是沿图3中A-A线的剖视图；图5是本公开实施例一中的机器人驱动机构的爆炸图；图6是本公开实施例一中的机器人驱动机构的另一视角的爆炸图；图7是本公开实施例一中的行星轮系的爆炸图，其中示出太阳轮和行星架之间的装配组件；图8是本公开实施例一中的首级太阳轮的结构示意图；图9是本公开实施例二中的机器人驱动机构的立体结构图；图10是本公开实施例二中的机器人驱动机构的主要结构的爆炸图；图11是本公开实施例二中的机器人驱动机构的输出端的侧视图；图12是沿图3中B-B线的剖视图；图13是本公开实施例二中的机器人驱动机构的爆炸图；图14是本公开实施例二中的机器人驱动机构的另一视角的爆炸图；图15是本公开实施例二中的公共齿圈的结构示意图；图16是本公开实施例二中的首级行星架的结构示意图；图17是本公开实施例三中一种实施方式的机器人驱动机构的立体结构图；图18是本公开实施例三中一种实施方式的机器人驱动机构的主要结构的爆炸图；图19是本公开实施例三中一种实施方式的机器人驱动机构的输出端的侧视图；图20是沿图3中D-D线的剖视图；图21是本公开实施例三中一种实施方式的机器人驱动机构的爆炸图；图22是本公开实施例三中另一种实施方式的机器人驱动机构的立体结构图；图23是本公开实施例三中另一种实施方式的机器人驱动机构的主要结构的爆炸图；图24是本公开实施例三中另一种实施方式的机器人驱动机构的输出端的侧视图；图25是沿图3中E-E线的剖视图；图26是本公开实施例三中另一种实施方式的机器人驱动机构的爆炸图。附图标记说明1、电机控制器；11、第一集成电路板；12、第二集成电路板；13、散热片；14、后盖；15、侧盖；2、电机；21、电机壳体；22、底座；23、外转子；24、定子绕组；25、线圈；26、位置编码器；3、减速器；30、外壳；31、固定法兰；311、限位柱；32、首级太阳轮；321、连接部；322、齿形部；33、末级太阳轮；34、公共齿圈；341、第一端；342、第二端；343、内齿；344、外齿；35、首级行星轮；351、第三轴承；352、轴套；36、首级行星架；361、首级行星轮轴；362、主体部；363、退刀槽；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人驱动机构，其特征在于，包括电机控制器(1)、电机(2)和减速器(3)，所述电机控制器(1)与所述电机(2)的底座(22)相连，所述减速器(3)与所述电机(2)的输出端相连，所述减速器(3)包括公共齿圈(34)、多级行星轮系和输出法兰(40)，所述公共齿圈(34)具有在所述行星轮系的旋转轴线(C)上彼此相对的第一端(341)和第二端(342)，所述第一端(341)与所述电机(2)的定子相连，所述输出法兰(40)可转动地设置在所述第二端(342)，所述行星轮系包括首级行星轮系和末级行星轮系，所述首级行星轮系与所述电机(2)的转子相连，所述末级行星轮系与所述输出法兰(40)相连，多级所述行星轮系中的行星轮啮合于所述公共齿圈(34)的内齿(343)。/n

【技术特征摘要】
1.一种机器人驱动机构，其特征在于，包括电机控制器(1)、电机(2)和减速器(3)，所述电机控制器(1)与所述电机(2)的底座(22)相连，所述减速器(3)与所述电机(2)的输出端相连，所述减速器(3)包括公共齿圈(34)、多级行星轮系和输出法兰(40)，所述公共齿圈(34)具有在所述行星轮系的旋转轴线(C)上彼此相对的第一端(341)和第二端(342)，所述第一端(341)与所述电机(2)的定子相连，所述输出法兰(40)可转动地设置在所述第二端(342)，所述行星轮系包括首级行星轮系和末级行星轮系，所述首级行星轮系与所述电机(2)的转子相连，所述末级行星轮系与所述输出法兰(40)相连，多级所述行星轮系中的行星轮啮合于所述公共齿圈(34)的内齿(343)。


2.根据权利要求1所述的机器人驱动机构，其特征在于，所述减速器(3)还包括由碳纤维材料制成的筒状外壳(30)，所述公共齿圈(34)具有外齿(344)，所述外齿(344)通过粘合剂粘接固定在所述外壳(30)中，所述外壳(30)设置在所述电机(2)与所述减速器(3)的外侧，并且从所述公共齿圈(34)的所述第二端(342)沿所述旋转轴线(C)延伸至所述电机(2)的底座(22)。


3.根据权利要求1所述的机器人驱动机构，其特征在于，所述减速器(3)还包括限定环形轨道(381)的滑轨(38)，所述滑轨(38)固定在所述公共齿圈(34)的所述第二端(342)，所述输出法兰(40)具有靠近所述电机(2)的内端和远离所述电机(2)的外端，所述内端的侧壁与所述末级行星轮系中的行星架的侧壁通过第一轴承(403)或滚珠(401)可转动地支承在所述环形轨道(381)上，所述外端凸出于所述滑轨(38)远离所述电机(2)的端面，用于与外部执行器相连。


4.根据权利要求1所述的机器人驱动机构，其特征在于，每级所述行星轮系包括太阳轮、三个行星轮和行星架，所述行星架包括圆盘形或三角形的主体部(362)，以及分别与所述行星轮对应的行星轮轴。


5.根据权利要求1所述的机器人驱动机构，其特征在于，在同一级所述行星轮系中，太阳轮远离所述电机(2)的一端形成有定位轴(364)，行星架靠近所述电机(2)的一侧的中心形成有定位孔(392)，所述定位轴(364)通过第二轴承(41)可转动地插设于所述定位孔(392)中。

【专利技术属性】
技术研发人员：崔昊天，闫巡戈，宋晨，
申请(专利权)人：前沿驱动北京技术有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11