【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种模块化机器人高集成化中空式关节，属于机器人以及特种机械驱动装置。
技术介绍
1、模块化机器人由于其具有极强的环境适应性和多任务适应能力，在空间建造、外行星探测、军事和医疗等领域具有极强的应用价值。为增加模块化机器人狭小空间操作能力，模块化机器人单元体积应尽可能小、集成度应尽可能高，此外，考虑模块化机器人单元间需要进行电源及通讯传输，为便于电路走线，模块化机器人关节应尽可能中空设计。以上需求对模块化机器人关节的设计提出了更高要求，如何设计模块化机器人关节对其落地应用具有重要现实意义。
2、现有的模块化机器人关节一方面集成度较低导致尺寸较大，另一方面，大部分关节均为实心式，难以满足模块化机器人关节接口电路等走线需求。为此，设计具备高集成化中空式关节，对推动模块化机器人的技术发展具有重要意义。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种模块化机器人高集成化关节，其包括关节底座1、驱动器2、制动器安装座3、关节外壳4、制动器5、制动器连接件6、编码器7、编码器安装座8、轴承9、中空轴10、电机11、电机安装座12、减速器安装座13和减速器14，上述所包括的组部件均中空设计以用于电路布线，同时组件间通过相互约束及高集成装配，在满足模块化机器人力矩输出要求的前提下，以实现关节的高集成化中空式设计需求。
2、为达到上述目的，本专利技术采用以下解决方案：
3、本专利技术提供了一种模块化机器人高集成化中空式关节，该关节包括：关节底座1、驱动器2、制动器
4、本专利技术所述关节底座1上表面加工有三个周向均匀布置的圆柱凸台，用于安装驱动器2，外圈加工有圆筒凸台，通过嵌入制动器安装座3底端圆筒内定位，同时形成过渡配合。
5、本专利技术所述制动器安装座3上表面加工有制动器安装接口用于安装制动器5，同时上表面加工有圆筒凸台用于定位连接关节外壳4，制动器3外圆筒面上加工有直槽口用于扇热，同时降低关节质量。
6、本专利技术所述关节外壳4为圆筒状，其上端面加工有减速器安装盘，安装盘上加工有定位孔和连接孔，其圆筒面上加工有直槽口用于扇热，同时降低关节质量。
7、本专利技术所述制动器连接件6为方形块，内部开有圆孔用于与中空轴连接。
8、本专利技术所述编码器安装座8下表面加工有编码器安装座，上表面加工有圆筒状定位凸台用于定位其与电机安装座12的同轴关系，同时上表面还加工有轴承安装座用于安装轴承9。
9、本专利技术所述中空轴10为多轴段传动轴，轴段上安装有制动器连接件6、编码器7动端、轴承9、电机10和减速器14，中空轴内部加工为通孔用于电路走线，中空轴的轴上端加工有外花键槽，用于配合连接减速器14输入轮的内花键以传递力矩。
10、本专利技术所述电机安装座12加工为圆筒状，圆筒内壁沿轴向加工有的半圆柱槽，半圆柱槽位置与电机11外圆筒面上的半圆柱槽位置一一对应，通过插入圆柱销以约束电机安装座12与电机11的相对转动。
11、本专利技术所述减速器安装座13下表面加工有圆环状定位凹槽，通过定位凹槽以约束其与电机安装座12的同轴关系，上端面加工有圆筒状定位凸台，用于定位约束其与减速器14的同轴关系。
12、本专利技术所述关节内组部件通过定位约束机制及高集成装配序列，形成高集成化关节模组。
13、本专利技术提供了一种关节内组部件定位约束机制，所述定位约束机制包括旋转组部件同轴约束、固定组部件同轴约束以及旋转组部件与固定组部件间同轴约束三种机制。
14、本专利技术所述旋转组部件包括制动器连接件6、编码器7的动端、轴承9的内圈、中空轴10、电机11的转子和减速器14的输入端。
15、本专利技术所述固定组部件包括关节底座1、驱动器2、制动器安装座3、关节外壳4、制动器5、编码器7的静端、编码器安装座8、轴承9的外端、电机11的定子、电机安装座12、减速器安装座13和减速器14的输出端。
16、本专利技术提供了一种旋转组部件同轴约束机制，所述旋转组部件的同轴约束机制通过中空轴10来实现，中空轴10为一体化同轴加工且轴径不同的八轴段传动轴，轴段从底端向顶端依次为第一轴段至第八轴段。
17、本专利技术所述制动器连接件6和编码器7的动端均同轴安装在中空轴10的第一轴段并通过紧固螺钉固定。
18、本专利技术所述轴承9同轴安装在中空轴10的第二轴段和第七轴段，并通过中第三轴段和第六轴段的轴肩约束七其轴向移动。
19、本专利技术所述电机11的转子同轴安装在中空轴10的第四轴段并过盈配合。
20、本专利技术所述减速器14的输入端安装在中空轴10的第八轴段并通过内外花键进行连接。
21、本专利技术提供了一种固定组部件同轴约束机制，所述固定组部件的同轴约束机制以电机安装座12为基础向上下两侧扩展；减速器安装座13通过其下端圆环凹槽定位并同轴安装在电机安装座12上端，减速器14的输出端通过减速器安装座13的上端圆筒凸台定位并同轴安装；电机11的定子同轴安装在电机安装座12的圆筒内，关节外壳4同轴套入电机安装座12外圆面，编码器安装座8通过电机安装座12下端面圆筒凸台定位并同轴安装，制动器安装座3通过其上端圆筒凸台定位并同轴安装在关节外壳4下端，制动器5同轴安装在制动器安装座3的上端面中心，驱动器2同轴安装在关节底座1中心，关节底座1同轴安装在制动器安装座3底端。
22、本专利技术提供了一种旋转组部件与固定组部件间同轴约束机制，所述旋转组部件与固定组部件间同轴约束机制通过轴承9来实现；下端的轴承9外圈同轴安装在编码器安装座8的轴承安装座中，上端的轴承9外圈同轴安装在减速器安装座13的轴承安装孔中，从而实现轴承9与固定组部件的同轴安装；上下端的轴承9内圈均同轴安装在中空轴10上，从而实现轴承内圈与中空轴的同轴安装；通过上下端轴承9的约束，实现旋转组部件与固定组部件间同轴约束。
23、本专利技术提供了一种关节内组部件高集成装配序列，包括：
24、步骤s1：将电机11的转子内圈安装在中空轴10的电机安装轴段并形成过盈配合；
25、步骤s2：在步骤s1基础上，将上下两端的轴承9安装在中空轴10的轴承安装轴段上；
26、步骤s3：将电机11的定子外圈安装到电机安装座12内孔中，并通过销轴完全约束两则的相对运动；
27、步骤s4：在步骤s2、s3基础上，将电机11的定子内圈套入电机转子外圈上；
28、步骤s5：在步骤s4基础上，将中空轴10的上端插入减速器安装座13中，使得上端轴承9刚好进入减速器安装座13的轴承安装座中，同时调整减速器安装座13的位姿使得其与电机安装座12上端同轴配合并通过螺栓进行连接；
29、步骤s6：在步骤s5基础上，将中空轴10本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模块化机器人高集成化中空式关节，其特征在于，所述关节包括：
2.根据权利要求1所述的关节内组部件定位约束机制，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的旋转组部件同轴约束机制，其特征在于：
4.根据权利要求2所述的固定组部件同轴约束机制，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的旋转组部件与固定组部件间同轴约束机制，其特征在于：
6.根据权利要求1所述的关节内组部件高集成装配序列，其特征在于，高集成装配序列包括：
【技术特征摘要】
1.一种模块化机器人高集成化中空式关节，其特征在于，所述关节包括：
2.根据权利要求1所述的关节内组部件定位约束机制，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的旋转组部件同轴约束机制，其特征在于：
4.根据...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈钢，安小康，贾庆轩，王庆栋，宋雄俊，黄泽远，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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