协作机器人模块化关节和协作机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，特别涉及一种协作机器人模块化关节和协作机器人。

背景技术：

在国际工业4.0的背景下，国家出台了“中国制造2025”计划，对高端智能装备提出要求，智能机器人行业迎来一轮新的发展契机。对个性化产品的柔性生产、医疗设备及其他位置精度要求高和特殊环境工作，提出了机器人和人协作工作的实现、安全性、易于装配性等，催生了模块化机械臂关节，用于协作机器人手臂，该关节是机器人的核心部件，且解决以下问题：简化关节和机器人的设计流程，缩短设计周期；厘清关节之间的复杂走线和绕线问题；具有高负重/自重比、低功耗的轻量化发展要求；易于装配和模块替换。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种协作机器人模块化关节和协作机器人，该模块化关节解决了关节走线困难、质量体积大、模块化程度差等问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

协作机器人模块化关节，包括依次连接的：关节输出组件1、减速器2，电机外壳3、定子4、中空转子5、制动抱闸拨杆6、抱闸制动块7、电磁铁8、电机编码器9、驱动板10、关节编码器11、线缆支架12，所述电机外壳3、定子4、中空转子5组成驱动电机，由中空转子5输出给减速器2，经过减速器2减速输出带动关节输出组件1；所述关节输出组件1包括一伸出杆，所述中空转子5包括一伸出端，所述伸出杆经过所述伸出端；在所述中空转子5输出端安装制动抱闸拨杆6；电机编码器9安装在中空转子5输出端。

优选的，所述电机外壳3采用轻量化硬质铝合金材料。用以减轻重量。

优选的，靠近驱动板10安装关节编码器11，以检测机器人手臂的初始位置。

优选的，所述制动抱闸拨杆6由电磁铁8提起，使抱闸制动块7弹起而限制制动抱闸拨杆6以制动。

优选的，在中空转子5输出端端面，靠近驱动板10安装电机编码器9，以检测中空转子转速。

优选的，所述关节输出组件1的伸出杆穿过中空转子5，到达关节编码器11，所述关节编码器11靠近驱动板10安装，对关节初始位置检测，所述关节输出组件1的伸出杆和关节编码器11采用中空贯通，以传递输出和过线。

优选的，所述驱动板10和电磁铁8安装在电机外壳输出端端面，在驱动板10上安装线缆支架12，以固定走线。

本实用新型还提供一协作机器人，包括至少4个上述任一所述的协作机器人模块化关节。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

1.本实用新型采用轻量化硬质铝合金材料实现大转矩高负载，多个功能结构集成于一个关节内，以更小的体积实现更完备的功能。

2.实用新型采用电磁铁的断电卸载，弹出抱闸制动块，限制住制动抱闸拨杆以实现制动，即断电制动。

3.本实用新型采用中空走线，解决布线困难和走线缠绕问题，进而缩小机械臂的设计尺寸；中间孔采用薄壁桶，直接在关节输出组件的伸出杆内形成，使其有效、可靠的与快速圆周运动件分离，最大程度减少布线的损坏。

4.本实用新型采用模块化设计，应用于机器人手臂关节，且各组成部分均具有可替换性，方便进行维修和改造。

附图说明

图1为本实用新型协作机器人模块化关节的结构剖面图；

图2为本实用新型协作机器人模块化关节的关节输出组件；

图3为本实用新型协作机器人模块化关节采用的减速器；

图4为本实用新型协作机器人模块化关节的电机；

图5为本实用新型协作机器人模块化关节的抱闸制动系统和电机编码器；

图6为本实用新型协作机器人模块化关节的关节右部各功能组件展开图。

其中1-关节输出组件、2-减速器，3-电机外壳、4-定子、5-中空转子、6-制动抱闸拨杆、7-抱闸制动块、8-电磁铁、9-电机编码器、10-驱动板、11-关节编码器、12-线缆支架。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本实用新型作进一步的详细描述。但不应将此理解为本实用新型上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本实用新型内容所实现的技术均属于本实用新型的范围。

如图1-6所示，本实用新型的协作机器人模块化关节，包括依次连接的：关节输出组件1、减速器2，电机外壳3、定子4、中空转子5、制动抱闸拨杆6、抱闸制动块7、电磁铁8、电机编码器9、驱动板10、关节编码器11、线缆支架12。所述电机外壳3、定子4、中空转子5组成驱动电机，由中空转子5左端输出传给减速器2，经过减速器2减速输出带动关节输出组件1，以驱动机器人手臂。其中所述电机外壳3采用轻量化硬质铝合金材料制作，以减轻重量。采用轻量化铝合金材料实现大转矩高负载，多个功能结构集成于一个关节内，以更小的体积实现更完备的功能。

所述关节输出组件1输出驱动的同时，关节输出组件1的伸出杆经过中空转子5的伸出端，靠近驱动板10安装关节编码器11，以检测机器人手臂的初始位置；在所述中空转子5右端安装制动抱闸拨杆6，由电磁铁8提起，使抱闸制动块7弹起而限制制动抱闸拨杆6以制动。采用电机编码器9，安装在中空转子5右端，以检测电机转速；采用关节编码器11，安装在关节输出组件1伸出杆右端，以检测关节初始位置。采用电磁铁8的断电卸载，弹出抱闸制动块7，限制住制动抱闸拨杆6以实现制动，即断电制动。

在所述中空转子5右端面，靠近驱动板10安装电机编码器9，以检测转子转速；所述关节输出组件1穿过中空转子5，到达关节编码器11，采用中空贯通(如图2)，以传递输出初始位置检测和过线。

所述电机输出轴左端与减速器2的输入端连接，右端与制动抱闸组件和电机编码器9安装连接(如图3)；所述减速器2的输出端与关节输出组件1连接，所述减速器2的外壳安装在电机外壳3左端面。采用高减速比的减速器2把电机转速进行减速输出，保证在低速时能够输出较大且平稳的转矩。

所述关节输出组件1的法兰盘与机器人下一关节手臂连接，所述关节输出组件1的右端伸出杆穿过电机的中空转子5至右端，与关节编码器11连接；所述关节编码器11，靠近驱动板10右面，对关节初始位置检测(如图5)。

所述电机输出轴右端安装制动抱闸拨杆6和电机编码器9；所述制动抱闸拨杆6由电磁铁断电卸载，使抱闸制动块7自动弹起而限制制动抱闸拨杆6以制动；所述电机编码器9，靠近驱动板10的左面，检测电机转速。

所述驱动板10和电磁铁8安装在电机外壳3右端面，在驱动板10上安装线缆支架12，以固定走线。

所述关节输出组件1的右端伸出杆和关节编码器11采用中空，以使整个机器人手臂中心走线。实现中空走线，解决布线困难和缠绕问题，进而缩小机械臂的设计尺寸；中间孔采用薄壁桶，直接在关节输出组件的伸出杆内形成，使其有效、可靠的与快速圆周运动件分离，最大程度减少布线的损坏。采用新型模块化设计，应用于机器人手臂关节，且各组成部分均具有可替换性，方便进行维修和改造。