[发明专利]一种电机驱动两自由度机器人关节总成

说明书

本发明公开一种电机驱动两自由度机器人关节总成，包括第一电机总成、减速机构总成和第二电机总成；减速机构总成的内齿圈与第二电机总成的第二电机壳体刚性连接，减速机构总成通过交叉滚子轴承连接到第一电机总成的第一电机壳体上，且减速机构总成可相对第一电机壳体转动；减速机构总成包括两套行星减速轮系，两套行星减速轮系分别用于实现髋关节和膝关节电机输出扭矩的放大。本发明中的电机驱动两自由度机器人关节总成，两组行星减速轮系共用一件内齿轮圈，且均采用一级减速，显著简化了结构复杂度，使机器人关节具有较好的逆驱性，结构简单紧凑等优点，除用于电机驱动四足机器人外，还可用于其他电机驱动腿足机器人。

技术领域

本发明涉及电机驱动机器人关节技术领域，特别是涉及一种电机驱动两自由度机器人关节总成。

背景技术

与轮和履带移动方式相比，腿足移动方式具有适应复杂地形、灵活运动和越障能力强等方面的显著优势，是野外非结构环境工作的理想移动方式。国内外研究机构已研制出多种电机驱动四足机器人，如美国的SPOT、Cheetah和中国Laikago、赤兔等。为提高腿足式机器人的灵活性和能量效率，应尽可能将腿部质量分布在靠近躯干处，以减小腿部惯量。为此，通常将四足机器人膝关节处的驱动电机布置在髋关节处，与髋关节驱动电机集成在一起，形成一种两自由度关节总成。

中国专利文献CN106904226A发明了一种电驱动四足机器人的腿部动力系统结构，膝关节和髋关节驱动电机同轴布置，采用模块化设计，结构相对独立。中国专利文献CN109941369A发明了一种两组电机并联布置、定子相对固定的两自由度关节总成，使膝关节电机引出线不在随髋关节的运动而往复摆动。以上两种发明都有效减小了四足机器人腿部的转动惯量，但结构较为复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种电机驱动两自由度机器人关节总成，以解决上述现有技术存在的问题，该关节总成具有结构更加简单、动态性与逆驱性好、抗外部冲击能力强的特点。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种电机驱动两自由度机器人关节总成，包括第一电机总成、减速机构总成和第二电机总成；所述减速机构总成的内齿圈与所述第二电机总成的第二电机壳体刚性连接，所述减速机构总成通过交叉滚子轴承连接到所述第一电机总成的第一电机壳体上，且所述减速机构总成可相对所述第一电机壳体转动；所述减速机构总成包括两套行星减速轮系，两套行星减速轮系分别用于实现髋关节和膝关节电机输出扭矩的放大。

优选的，所述第一电机总成包括第一电机壳体、电机定子、电机转子和第一电机转轴；所述电机定子安装在所述第一电机壳体内，所述电机转子固定上所述第一电机转轴上，所述第一电机转轴通过轴承固定在所述第一电机壳体和端盖上。

优选的，所述第一电机总成还包括第一电机编码器磁环和第一电机编码器读数头，所述第一电机编码器磁环通过强力胶固定在所述第一电机转轴端部；所述第一电机编码器读数头固定在第一电机端盖上并与所述第一电机编码器磁环同轴设置。

优选的，所述第一电机总成还包括第一电机叶轮和第一电机叶轮盖，所述第一电机叶轮通过叶轮驱动轴固定在所述第一电机转轴和叶轮罩上，所述第一电机叶轮随第一电机转轴一起转动。

优选的，所述减速机构总成包括内齿圈、连接套、行星架、行星轮和太阳轮；所述内齿圈与连接套配合连接在所述交叉滚子轴承的内圈上，并通过交叉滚子轴承固定在所述第一电机壳体上，所述内齿圈可相对所述第一电机壳体转动；所述内齿圈内部有两组行星减速轮系，其中第一组行星减速轮系的行星轮轴固定在所述第一电机壳体端面上，第二组行星轮系的行星架通过两个轴承固定在所述第二电机壳体和第二电机转轴上，第一组行星轮系的太阳轮与第一电机转轴固连，第二组行星轮系的太阳轮与第二电机转轴固连；驱动膝关节运动的拉杆通过轴承连接第二行星轮系的行星架上。