【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，具体涉及一种一体化关节及机器人。
技术介绍
1、关节是机器人的重要组成部分，不同规格的关节可以根据需要搭建出不同的机器人构型，如机械臂和双足机器人等。关节主要由驱动电机和减速器组成，由驱动电机提供动力，在减速器作用下将动力输出，带动机器人的执行机构进行运动。使用一体化关节模组可以大大提高机器人的灵活性，同时减少了制造时间和总体成本。它省去了上百种机器人机械电子器件的选型、设计、采购和组装等繁琐环节，降低了机器人生产的研发门槛，使得快速组建自定义机器人成为可能。这种技术在工业机器人、协作机器人、特种机器人以及精密自动化行业中有着广泛的应用。
2、一体化关节是机器人领域中的一个重要组成部分，它是集成了高性能力矩电机、高精度传感器、高精度谐波减速机、高安全性伺服驱动器和制动器等关键部件于一体的先进模块。这种设计满足了机器人对于大力矩输出、高运动精度以及高可靠性的需求。
3、一体化关节不仅集成了硬件部件，还配备了多重硬件安全检测和软件保护功能，确保了关节的正常使用并增加了其稳定性。控制方面，它集成了基于观测器的多环伺服控制算法和前馈摩擦补偿算法，使得控制更为精确和稳定。
4、传统的一体化关节由于结构设计原因、零件较多、集成度和复用性不高，体积和重量很难进一步减小或优化。
技术实现思路
1、(一)专利技术目的
2、本专利技术的目的是提供一种能提高关节紧凑度，能减小关节整体的体积的一体化关节及机器人。
3、(二)
4、为解决上述问题，本专利技术提供了一种一体化关节，包括：电机、谐波减速器、第一轴承、第二轴承、第一传输端、第二传输端和壳体；
5、所述电机设置于所述谐波减速器的环形空腔内，为所述关节提供动力，并作为谐波减速器的波发生器；
6、所述谐波减速器包括第一钢轮和第二钢轮；
7、所述第一钢轮与所述第一传输端固定连接，所述第二钢轮与所述第二传输端固定连接；
8、所述第一传输端封闭所述电机和谐波减速器的一端，所述第二传输端封闭所述电机和谐波减速器的另一端；
9、所述电机通过第一轴承与所述第一传输端转动连接；
10、所述壳体通过所述第二轴承与所述第二传输端转动连接，所述壳体与所述第一传输端固定连接。
11、本专利技术的另一方面，优选地，所述谐波减速器还包括柔轮，所述柔轮包括柔轮第一端和柔轮第二端，所述第一钢轮和第二钢轮为内外直径相同的环形结构，所述第一钢轮设置在所述柔轮第一端外周壁，所述第二钢轮设置在所述柔轮第二端外周壁，所述第一钢轮与第二钢轮之间具有间隙。
12、本专利技术的另一方面，优选地，所述柔轮外周壁设置有柔轮外齿；
13、所述第一钢轮内周壁设置有第一钢轮内齿；
14、所述第二钢轮内周壁设置有第二钢轮内齿；
15、所述柔轮外齿分别与第一钢轮内齿和第二钢轮内齿啮合；
16、在所述柔轮外齿齿数固定的情况下，通过改变所述第一钢轮内齿和所述第二钢轮内齿的齿数比，将所述第一钢轮作为输入钢轮或输出钢轮，所述第一传输端作为输入端或输出端，相对应的，所述第二钢轮作为输出钢轮或输入钢轮，所述第二传输端作为输出端或输入端。
17、本专利技术的另一方面，优选地，所述电机包括电机定子和电机转子，所述电机转子套设于所述电机定子外周，所述谐波减速器套设于所述电机转子外周，所述电机转子通过第一轴承与所述第一传输端转动连接。
18、本专利技术的另一方面，优选地，还包括第三轴承，所述电机定子包括定子架，所述电机转子与定子架通过第三轴承转动连接。
19、本专利技术的另一方面，优选地，所述壳体包括第一壳体和第二壳体，所述第一壳体通过所述第二轴承与所述第二传输端转动连接；
20、所述第二壳体设置于所述一体化关节的外周壁，所述第一壳体和第二壳体一体成型或分体组装。
21、本专利技术的另一方面，优选地，所述第一钢轮、所述第二钢轮、所述第一传输端、所述第二传输端和所述壳体的材料均为工程塑料。
22、本专利技术的另一方面，优选地，还包括驱动器模块，所述驱动器模块与所述定子架固定连接，且与所述电机具有间隙。
23、本专利技术的另一方面，优选地，还包括挡圈，所述第二传输端与所述壳体连接处设置有凹槽，所述挡圈包括挡圈内环部分和挡圈外环部分，所述挡圈内环部分设置于所述凹槽内，所述挡圈的一端分别与所述第二轴承和第二传输端抵接，所述挡圈的另一端与所述第二传输端抵接。
24、本专利技术的另一方面，优选地，一种机器人，包括机械臂，所述机械臂包括如上所述的一体化关节。
25、(三)有益效果
26、本专利技术的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
27、本专利技术的一体化关节通过将电机设置于谐波减速器的环形空腔内，为关节提供动力，并作为谐波减速器的波发生器，节约了一体化关节的轴向尺寸，设置第一传输端和第二传输端分别与第一钢轮和第二钢轮连接，第一传输端和第二传输端再与外部结构连接，省略了传统关节的电机轴、凸轮轴，以及贯穿关节的中心轴或输出轴，充分实现了零部件的复用，大幅减小了关节轴向长度和径向尺寸，同时减轻了关节重量。除必要寿命件和电机组件外，其余全部采用工程塑料，相比传统关节进一步减轻了整体重量，关节整体重量至少减少50％，制造成本更低。
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1.一种一体化关节，其特征在于，包括：电机(1)、谐波减速器(2)、第一轴承(3)、第二轴承(4)、第一传输端(5)、第二传输端(6)和壳体(7)；
2.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，所述谐波减速器还包括柔轮(2-3)，所述柔轮(2-3)包括柔轮第一端和柔轮第二端，所述第一钢轮(2-1)和第二钢轮(2-2)为内外直径相同的环形结构，所述第一钢轮(2-1)设置在所述柔轮第一端外周壁，所述第二钢轮(2-2)设置在所述柔轮第二端外周壁，所述第一钢轮(2-1)与第二钢轮(2-2)之间具有间隙。
3.根据权利要求2所述的一体化关节，其特征在于，所述柔轮(2-3)外周壁设置有柔轮外齿；
4.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，所述电机(1)包括电机定子(1-1)和电机转子(1-2)，所述电机转子(1-2)套设于所述电机定子(1-1)外周，所述谐波减速器(2)套设于所述电机转子(1-2)外周，所述电机转子(1-2)通过第一轴承(3)与所述第一传输端(5)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一体化关节，其特征在于，还包括第三轴
6.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，所述壳体(7)包括第一壳体(7-1)和第二壳体(7-2)，所述第一壳体(7-1)通过所述第二轴承(4)与所述第二传输端(6)转动连接；
7.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，所述第一钢轮(2-1)、所述第二钢轮(2-2)、所述第一传输端(5)、所述第二传输端(6)和所述壳体(7)的材料均为工程塑料。
8.根据权利要求5所述的一体化关节，其特征在于，还包括驱动器模块(9)，所述驱动器模块(9)与所述定子架固定连接，且与所述电机(1)具有间隙。
9.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，还包括挡圈(10)，所述第二传输端(6)与所述壳体(7)连接处设置有凹槽(6-1)，所述挡圈(10)包括挡圈内环部分和挡圈外环部分，所述挡圈内环部分设置于所述凹槽(6-1)内，所述挡圈(10)的一端分别与所述第二轴承(4)和第二传输端(6)抵接，所述挡圈(10)的另一端与所述第二传输端(6)抵接。
10.一种机器人，包括机械臂，其特征在于，所述机械臂包括如权利要求1-9任意一项所述的一体化关节。
...【技术特征摘要】
1.一种一体化关节，其特征在于，包括：电机(1)、谐波减速器(2)、第一轴承(3)、第二轴承(4)、第一传输端(5)、第二传输端(6)和壳体(7)；
2.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，所述谐波减速器还包括柔轮(2-3)，所述柔轮(2-3)包括柔轮第一端和柔轮第二端，所述第一钢轮(2-1)和第二钢轮(2-2)为内外直径相同的环形结构，所述第一钢轮(2-1)设置在所述柔轮第一端外周壁，所述第二钢轮(2-2)设置在所述柔轮第二端外周壁，所述第一钢轮(2-1)与第二钢轮(2-2)之间具有间隙。
3.根据权利要求2所述的一体化关节，其特征在于，所述柔轮(2-3)外周壁设置有柔轮外齿；
4.根据权利要求1所述的一体化关节，其特征在于，所述电机(1)包括电机定子(1-1)和电机转子(1-2)，所述电机转子(1-2)套设于所述电机定子(1-1)外周，所述谐波减速器(2)套设于所述电机转子(1-2)外周，所述电机转子(1-2)通过第一轴承(3)与所述第一传输端(5)转动连接。
5.根据权利要求4所述的一体化关节，其特征在于，还包括第三轴承(8)，所述电机定子(1-1)包括定子架，所述电机转子(1...
【专利技术属性】
技术研发人员：冀浩宇，李强，郑随兵，
申请(专利权)人：睿尔曼智能科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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