外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构制造技术

本发明专利技术属于机器人技术领域，涉及一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构。该结构包括电机，具有转轴和电机机壳，电机机壳具有电机前端盖和与电机前端盖的一端连接的电机后端盖；制动器，具有制动盘和摩擦件，制动盘套接于转轴上，摩擦件设置在电机前端盖的另一端上，用于对制动盘进行制动；谐波减速器，设置在转轴上，具有钢轮，钢轮具有固定部和转动地设置于固定部径向外侧的输出部，固定部与电机前端盖的另一端连接，还与摩擦件分列于制动盘两侧；输出端盖，与输出部连接，还与外骨骼机器人关节连接；转轴转动地设置于由电机机壳、钢轮和输出端盖所形成的外壳中。通过上述方案提高了本结构的紧凑度，提升了本结构的紧凑性，降低体积。

【技术实现步骤摘要】
外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构
本专利技术属于机器人
，本专利技术具体涉及一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构。
技术介绍
执行关节一体化结构在外骨骼机器关节上应用具有重要的价值和革命意义，对长期用减速器、电机和制动器单个安装组合及驱控分离带来稳定性差、体积大、质量大及惯性大的问题，这些问题一直是外骨骼机器人关节需要解决的重点技术问题，问题的解决对外骨骼机器人性能的提升、实用化和产业化的发展具有重大的意义。传统的外骨骼机器人关节执行结构主要由单个电机和减速器集成结构、液压结构、滚珠丝杠结构，这些结构不仅让关节结构体积大、质量大、惯性大，导致关节惯性大，还让关节输出力矩和实时响应下降，直接影响了关节运动的性能和精度，直接影响了外骨骼机器人性能和成熟度的提升。目前有集电机和谐波减速器为一体的一体机，以及有集电机、谐波减速器和驱动器为一体的一体机，都是为工业机器人或是协作机器人设计的简单集成执行关节，可以在一定程度上提高关节的集成度，但是并不能应用于外骨骼机器人这种特殊用的执行关节部件，而且以上集成关节存在以下缺点：第一，没有考虑中空结构，导致整个集成关节还需要传统走线方式，即外接线方式；第二，各部件只是按顺序罗列组装，集成度并不高，没有根据各部件的结构特点，形成统一的共用结构；第三，没有考虑中继接连结构，多个关节一起使用时线将会很多，没考虑用一根通讯线和电源线进行串联使用，导致走线复杂，第四，没有考虑将编码器、中空扁平电机、减速器、制动器和驱动器一体化集成设计，致使使用时要么没有制动功能，要么驱控要分离使用，导致整个关节性能降低，实用化程度不高。因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，以解决上述技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其包括：电机，具有转轴和电机机壳，所述电机机壳具有电机前端盖和与所述电机前端盖的一端连接的电机后端盖；制动器，具有制动盘和摩擦件，所述制动盘套接于所述转轴上，所述摩擦件设置在所述电机前端盖的另一端上，用于对所述制动盘进行制动；谐波减速器，设置在所述转轴上，具有钢轮，所述钢轮具有固定部和转动地设置于所述固定部径向外侧的输出部，所述固定部与所述电机前端盖的另一端连接，还与所述摩擦件分列于所述制动盘两侧；输出端盖，与所述输出部连接，还与外骨骼机器人关节连接；其中，所述转轴转动地设置于由所述电机机壳、所述钢轮和所述输出端盖所形成的外壳中。可选地，所述执行关节一体化结构还包括：编码器，设置于所述转轴上，并位于所述电机后端盖内；驱动器，与所述编码器连接，设置于所述电机后端盖内。可选地，所述执行关节一体化结构还包括：所述转轴通过第一轴承转动地设置于所述电机前端盖上；所述转轴还通过第二轴承转动地设置于所述输出端盖上；沿所述转轴的轴向，在所述第一轴承和第二轴承之间设置有所述谐波减速器的波发生器和所述制动盘。可选地，所述转轴为中空轴。可选地，所述电机后端盖上设置有中继插接件，所述中继插接件包括电源插接件和通信插接件。可选地，所述电机前端盖包括：电机前筒体部，所述电机前筒体部的一端与所述电机后端盖连接；电机前端盖部，呈环形，沿所述转轴的径向由内至外依次分为第一安装部、第二安装部、第一连接部和第二连接部，所述第一安装部内安装有所述第一轴承，所述第二安装部内安装有所述摩擦件，所述第一连接部与所述钢轮的固定部连接，所述第二连接部与所述电机前筒体部的另一端连接。可选地，所述电机后端盖包括：电机后筒体部，所述电机后筒体部的一端通过外接法兰与所述电机前端盖的一端连接；电机后端盖部，所述电机后端盖部呈盘状，与所述电机后筒体部的另一端连接。可选地，所述电机后端盖还包括：轴向延伸部，与所述电机后筒体部的一端连接，并与所述电机前端盖的内侧面连接。可选地，所述输出端盖呈环形，沿所述转轴的径向由外至内依次包括：输出连接部，与所述钢轮的输出部连接；轴承安装部，所述轴承安装部内安装有所述第二轴承的轴承外圈。可选地，所述执行关节一体化结构还包括：轴向压盖，呈环形，与所述轴承安装部连接，并套设于所述转轴外侧，所述轴向压盖的端面与所述轴承外圈的端面抵接。与最接近的现有技术相比，本专利技术提供的技术方案具有如下优异效果：1、本专利技术所提出的一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构将谐波减速器、电机、制动器、驱动器、编码器、中继插接件和电机的转轴集成为一体，实现了结构驱控一体化，提升了执行关节的实用性能，提高了执行关节结构的紧凑性；由于中空轴的内部为中空结构和采用谐波减速器、微型伺服驱动器，能够降低执行关节的体积和质量。2、本专利技术设计的具有内部为中空结构的中空轴，可以通过关节结构中空走线，解决了传统电机外部走线线杂乱等问题；3、本专利技术将电机和制动器、制动器和谐波减速器分别通过螺钉固定成一体的外壳体，提高了集成度，形成了一体化的结构，极大的降低了执行关节的质量和体积，提高了紧凑性。4、本专利技术因为设计了共用一体化结构，因此整个执行关节只用了一对轴承做支撑，解决了传统两对及以上轴承支撑情况，降低了执行关节的体积。5、本专利技术设计了中继接连结构，多个关节一起使用时，通讯线和电源线分开并通过中继接插件进行串联使用，减小了走线复杂度，避免了多线磨损和相互干扰，提升了执行关节的可靠性和实用性。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请实施例中记载的一些实施例，并不构成对本专利技术的不当限定。其中：图1为本专利技术实施例提供的一种执行关节一体化结构的剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种执行关节一体化结构的立体结构示意图(输入端盖侧)；图3为本专利技术实施例提供的一种执行关节一体化结构的立体结构示意图(输出端盖侧)。附图标记说明：1、输出端盖；11输出连接部；12轴承安装部、2、谐波减速器；21、钢轮的输出部；22、钢轮的固定部；3、第二轴承；4、制动器；5、定子；6、编码器；7、驱动器；8、转轴；9、电机前端盖；91、电机前筒体部；92、电机前端盖部；10、通讯插接件；13、电源插接件；14螺纹孔；15、螺钉、16、轴向压盖；161、压盖部；162、杆部、17、电机后端盖；171、电机后筒体部；172、电机后端盖部；173、轴向延伸部；18、第一轴承。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。各个示例通过本专利技术的解释的方式提供而非限制本专利技术。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本专利技术的范围或精神的情况下，可在本专利技术中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本专利技术包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其特征在于，所述执行关节一体化结构包括：/n电机，具有转轴和电机机壳，所述电机机壳具有电机前端盖和与所述电机前端盖的一端连接的电机后端盖；/n制动器，具有制动盘和摩擦件，所述制动盘套接于所述转轴上，所述摩擦件设置在所述电机前端盖的另一端上，用于对所述制动盘进行制动；/n谐波减速器，设置在所述转轴上，具有钢轮，所述钢轮具有固定部和转动地设置于所述固定部径向外侧的输出部，所述固定部与所述电机前端盖的另一端连接，还与所述摩擦件分列于所述制动盘两侧；/n输出端盖，与所述输出部连接，还与外骨骼机器人关节连接；/n其中，所述转轴转动地设置于由所述电机机壳、所述钢轮和所述输出端盖所形成的外壳中。/n

【技术特征摘要】
1.一种外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其特征在于，所述执行关节一体化结构包括：
电机，具有转轴和电机机壳，所述电机机壳具有电机前端盖和与所述电机前端盖的一端连接的电机后端盖；
制动器，具有制动盘和摩擦件，所述制动盘套接于所述转轴上，所述摩擦件设置在所述电机前端盖的另一端上，用于对所述制动盘进行制动；
谐波减速器，设置在所述转轴上，具有钢轮，所述钢轮具有固定部和转动地设置于所述固定部径向外侧的输出部，所述固定部与所述电机前端盖的另一端连接，还与所述摩擦件分列于所述制动盘两侧；
输出端盖，与所述输出部连接，还与外骨骼机器人关节连接；
其中，所述转轴转动地设置于由所述电机机壳、所述钢轮和所述输出端盖所形成的外壳中。


2.根据权利要求1所述的外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其特征在于，所述执行关节一体化结构还包括：
编码器，设置于所述转轴上，并位于所述电机后端盖内；
驱动器，与所述编码器连接，设置于所述电机后端盖内。


3.根据权利要求2所述的外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其特征在于，所述转轴通过第一轴承转动地设置于所述电机前端盖上；
所述转轴还通过第二轴承转动地设置于所述输出端盖上；
沿所述转轴的轴向，在所述第一轴承和第二轴承之间设置有所述谐波减速器的波发生器和所述制动盘。


4.根据权利要求1所述的外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其特征在于，所述转轴为中空轴。


5.根据权利要求4所述的外骨骼机器人关节用执行关节一体化结构，其特征在于，所述电机后端盖上设置有中继插接件，所述中继插接件包括电源插接件...

【专利技术属性】
技术研发人员：何洪军，袁德宇，高哲，方略，
申请(专利权)人：上海微电机研究所中国电子科技集团公司第二十一研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31