一种单轴两自由度机器人关节.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106514702A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201710025569.7(22)申请日2017.01.13(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市经十路17923号(72)发明人周乐来李贻斌柴汇荣学文(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219代理人王绪银(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种单轴两自由度机器人关节(57)摘要一种单轴两自由度机器人关节，包括第一关节总成和第二关节总成；第一关节总成包括第一驱动电机、行星减速机和第一关节主轴，第一关节主轴与第一驱动电机的转子连接，行星减速机的输入端与第一关节主轴连接；第二关节总成包括第二驱动电机、第二关节主轴和同步齿形带轮，第二驱动电机壳体与行星减速机的输出端连接，第二关节主轴与第二驱动电机的转子连接，同步齿形带轮固定安装于第二关节主轴上。该机器人关节结构紧凑，实现了同轴两自由度，充分利用无框直驱力矩电机输出扭矩大、结构简单紧凑等优点，可用于大载重-自重比的协作型机器人，也可用于腿足式机器人。CN106514702ACN106514702A权利要求书1/1页1.一种单轴两自由度机器人关节，包括第一关节总成和第二关节总成；其特征是：第一关节总成包括第一驱动电机、行星减速机和第一关节主轴，第一关节主轴与第一驱动电机的转子连接，行星减速机的输入端与第一关节主轴连接；第二关节总成包括第二驱动电机、第二关节主轴和同步齿形带轮，第二驱动电机壳体与行星减速机的输出端连接，第二关节主轴与第二驱动电机的转子连接，同步齿形带轮固定安装于第二关节主轴上。2.根据权利要求1所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述第一驱动电机包括第一驱动电机壳体、第一驱动电机定子和第一驱动电机转子，第一驱动电机定子安装在第一驱动电机外壳内。3.根据权利要求2所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述第一驱动电机定子内设置有霍尔传感器。4.根据权利要求1所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述第一关节主轴通过轴承支承在第一驱动电机外壳内。5.根据权利要求1所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述行星减速机包括减速机外壳、太阳轮、行星齿轮、行星架和内齿圈，太阳轮固定安装在第一关节主轴上，三个行星齿轮通过滚针轴承安装于行星架中，行星架由行星架支承套筒和行星架输出套筒构成，行星架支承套筒通过轴承安装于第一驱动电机壳体内，行星架输出套筒通过轴承安装于减速机外壳内，内齿圈固定安装于第一驱动电机壳体上，三个行星齿轮同时与太阳轮和内齿圈啮合。6.根据权利要求1所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述第二驱动电机，包括第二驱动电机壳体、第二驱动电机定子和第二驱动电机转子，第二驱动电机定子安装在第二驱动电机壳体内。7.根据权利要求6所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述第二驱动电机定子内设置有霍尔传感器。8.根据权利要求1所述的单轴两自由度机器人关节，其特征是：所述第二关节主轴通过轴承支承于第二驱动电机壳体内。2CN106514702A说明书1/3页一种单轴两自由度机器人关节技术领域[0001]本发明涉及一种用于机器人的两自由度关节，属于机器人技术领域。背景技术[0002]关节机器人是最常见的工业机器人形态之一，关节是机器人的重要构件。机器人关节的体积、重量、输出力矩和运动精度，是机器人整体性能的主要决定因素。当前的机器人关节，通常采用输出力矩较小的无刷直流电机。为了获得较大的输出力矩，通常需要配置具有较大减速比的RV减速器或者谐波减速器。然而，大减速比传动系统的逆向驱动效果很差，使机器人对环境的力感知能力较差，不适用于组建协作型工业机器人。[0003]中国专利文献CN104942822A公开了《一种空间机器人的两自由度关节》，通过两关节驱动组件和关节传动组件，实现关节两自由度的运动，通过调节两个电机的转速和转角，实现关节俯仰、旋转、两者合成的三种运动方式。但是，该装置采用多级行星齿轮减速箱和锥齿轮传动，传动机构较为复杂，关节尺寸和重量较大。发明内容[0004]本发明的目的是面向当前协作型机器人的需求，采用高扭矩输出的无框直驱力矩电机，提供一种动态性好、输出扭矩大、结构简单紧凑、逆向驱动性能好的能够实现单轴两自由度驱动的机器人关节。[0005]本发明的单轴两自由度机器人关节，采用如下技术方案：[0006]该机器人关节，包含第一关节总成和第二关节总成；第一关节总成包括第一驱动电机、行星减速机和第一关节主轴，第一关节主轴与第一驱动电机的转子连接，行星减速机的输入端与第一关节主轴连接；第二关节总成包括第二驱动电机、第二关节主