[发明专利]一种同步带传动型高精度机械臂关节

说明书

一种同步带传动型高精度机械臂关节，涉及机器人构型及结构设计领域；包括关节外壳、步进电机、行星减速器、小带轮、大带轮、同步带、第一关节轴承和大带轮支架；步进电机固定安装在关节外壳的中部；行星减速器与步进电机输出轴对接；行星减速器的输出轴伸出关节外壳的侧壁；小带轮套装在行星减速器的输出轴外壁；大带轮支架安装在关节外壳的下端侧壁处；第一关节轴承设置在大带轮支架与关节外壳下端侧壁之间，实现大带轮支架相对于关节外壳转动；大带轮套装在大带轮支架的外壁；同步带套装在小带轮和大带轮的外壁，实现传动；本发明降低了关节成本，使得关节可以便捷的实现中空走线方案，同时实现了检测关节零位位置。

技术领域

本发明涉及一种机器人构型及结构设计领域，特别是一种同步带传动型高精度机械臂关节。

背景技术

机器人关节是机器人的基础部件，其性能的好坏直接影响机器人的性能。机器人关节的种类有很多，根据机器人的功能不同，关节的配置和运动系统的形式也都各不相同。

机器人常见的关节形式有移动关节和转动关节。应用最多的机器人是多关节机器人，主要由多个回转关节和连杆组成，模拟人的肩关节、肘关节和腕关节等的作用。

当前主流的协作机器人都采用“模块化”思想的关节设计，采用直驱电机+谐波减速器的方式，每个关节的内部结构基本一致，只是大小不太一样，以KUKA的协作机器人IIWA为例，其每一个关节中都包含了直流无刷伺服电机、伺服驱动、谐波减速器、电机端编码器、关节端位置传感器和力矩传感器，电机和减速器采用直连。关节加工工艺复杂，零部件成本较高。。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种同步带传动型高精度机械臂关节，降低了关节成本，使得关节可以便捷的实现中空走线方案，同时实现了检测关节零位位置。

本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

一种同步带传动型高精度机械臂关节，包括关节外壳、步进电机、行星减速器、小带轮、大带轮、同步带、第一关节轴承、第二关节轴承、大带轮支架和关节支架；其中，关节外壳为中空立方体外壳；步进电机固定安装在关节外壳的中部；行星减速器与步进电机输出轴对接；行星减速器的输出轴伸出关节外壳的侧壁；小带轮安装在关节外壳的上端侧壁处，且小带轮套装在行星减速器的输出轴外壁，行星减速器带动小带轮同步转动；大带轮支架安装在关节外壳的下端侧壁处；第一关节轴承设置在大带轮支架与关节外壳下端侧壁之间，实现大带轮支架相对于关节外壳转动；大带轮套装在大带轮支架的外壁；同步带套装在小带轮和大带轮的外壁，实现传动；关节支架安装在关节外壳的下端侧壁处；且关节支架与大带轮支架相对放置；第二关节轴承设置在关节支架与关节外壳下端侧壁之间，实现关节支架相对于关节外壳转动。

在上述的一种同步带传动型高精度机械臂关节，所述大带轮支架和关节支架同轴设置；外部关节固定安装在之间；随大带轮支架和关节支架同步转动。

在上述的一种同步带传动型高精度机械臂关节，所述的步进电机的额定转速为300-500r/min；额定功率为50-200W；转矩为1-3Nm。

在上述的一种同步带传动型高精度机械臂关节，所述行星减速器的减速比10：1～30：1；额定输出转矩为10-60Nm。

在上述的一种同步带传动型高精度机械臂关节，所述关节外壳采用铝合金或钢材料；第一关节轴承和第二关节轴承均采用深沟球轴承。

在上述的一种同步带传动型高精度机械臂关节，所述小带轮和大带轮组成的传动机构的减速比为2：1。

在上述的一种同步带传动型高精度机械臂关节，所述同步带的传动扭矩大于50Nm。