[发明专利]一种模块化两自由度机器人关节

说明书

本发明涉及机器人关节领域，尤其涉及一种模块化两自由度机器人关节，其不同之处在于：其包括内部为空腔结构且前端开口的外部壳体、分别用于控制俯仰自由度和滚转自由度的滚转电机和俯仰电机、用于改变输出方向和增加输出扭矩的滚转轮系和俯仰轮系、两组关节角度检测传感器；外部壳体内设有由后向前依次排列的用于驱动电机运转的双电机驱动器、滚转电机座、滚转轮系座、俯仰电机座，外部壳体的前端开口处设有俯仰轮系箱体，所述外部壳体的后端为用于连接上一关节模块的连接部。本发明结构紧凑、功率密度比大、成本低。

技术领域

本发明涉及机器人关节领域，尤其涉及一种模块化两自由度机器人关节。

背景技术

目前，机械臂是工业或服务机器人进行作业的最主要功能部件，通常由数个关节组成，关节是组成机械臂的基本单元，在机器人上有着不可替代的作用；在目前应用的各类关节中，主流是单自由度关节，即单一电机驱动一个自由度，通过多个单自由度关节的串、并联实现目标功能，这种组织方式使得机械臂结构较为松散、不紧凑、功率密度比较小。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种模块化两自由度机器人关节，结构紧凑、功率密度比大、成本低。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：模块化两自由度机器人关节，其不同之处在于：其包括内部为空腔结构且前端开口的外部壳体、分别用于控制俯仰自由度和滚转自由度的滚转电机和俯仰电机、用于改变输出方向和增加输出扭矩的滚转轮系和俯仰轮系、两组关节角度检测传感器；外部壳体内设有由后向前依次排列的用于驱动电机运转的双电机驱动器、滚转电机座、滚转轮系座、俯仰电机座，外部壳体的前端开口处设有俯仰轮系箱体，所述外部壳体的后端为用于连接上一关节模块的连接部；所述滚转电机座和滚转轮系座固定连接形成具有内腔且前后两端开口的安装壳体，滚转电机和滚转轮系均安装于所述安装壳体的外缘位置，前端开口且内部为空腔结构的俯仰电机座设于所述安装壳体内部且开口端延伸至安装壳体前端开口外侧，由滚转电机驱动的所述滚转轮系与俯仰电机座开口端固定连接并可带动俯仰电机座转动，所述俯仰电机安装于俯仰电机座内部，内部装设有俯仰轮系的俯仰轮系箱体与俯仰电机座和俯仰电机固定连接，由俯仰电机驱动的所述俯仰轮系可带动串联的下一关节模块进行转动；所述两组关节角度检测传感器均由一个磁珠和一个通过检测所述磁珠的磁场变化来测量角位移的传感器芯片构成，用于检测滚转自由度的传感器设于所述安装壳体后端开口的位置，用于检测俯仰自由度的传感器设于俯仰轮系与下一关节模块的连接位置。

按以上方案，该关节模块的滚转自由度和俯仰自由度的轴线相互垂直，所述滚转电机和俯仰电机的轴线相互平行。

按以上方案，所述滚转轮系由依次相连的第一直齿轮、第一组合齿轮、第二组合齿轮、第三组合齿轮和第二直齿轮组成，第一直齿轮与滚转电机的输出轴固定连接，第一组合齿轮和第三组合齿轮同轴并置，通过第一安装轴安装在所述安装壳体上，第二组合齿轮通过第二安装轴安装在所述安装壳体上，第二直齿轮与俯仰电机座相连接；所述俯仰轮系由依次相连的第一锥齿轮、第四组合齿轮、第五组合齿轮、三个组合行星轮和太阳轮组成，第一锥齿轮与俯仰电机的输出轴固定连接，第四组合齿轮通过第三安装轴安装到俯仰轮系箱体上形成旋转副，第五组合齿轮通过第四安装轴安装到俯仰轮系箱体上形成旋转副，太阳轮与俯仰轮系箱体固定连接，三个组合行星轮套装在行星轮架的转轴上，行星轮架盖与行星轮固定连接并将组合行星轮做轴向限位。

按以上方案，所述第一组合齿轮、第二组合齿轮、第三组合齿轮均为由一大一小两个直齿轮固定在一起形成的组合体；所述第四组合齿轮由一个小直齿轮和一个大锥齿轮固定连接构成，第五组合齿轮和组合行星轮均由一大一小两个直齿轮固定连接构成。