一种模块化机器人的关节及其电机磁场屏蔽机构的制作方法

本实用新型涉及一种机器人领域，特别是涉及一种模块机器人的关节及其内部的具体结构。

背景技术：

模块化机器人的关节的紧凑化和小型化是协作机器人的重要发展方向，并直接关系到整机的参数指标。模块化关节的运行稳定性和准确性对机械臂的性能至关重要。现有技术中模块化关节大多在紧凑的结构空间里采用无框中空电机，并且设计有高速轴和低速轴编码器用以读取电机和关节输出轴的转速，从而利用这些信息对关节进行控制。高速轴的编码器通常采用光电编码器或磁编码器，低速轴的编码器为实现精准的测量通常选用磁编码器。

现有技术cn207548790u披露了一种驱动装置和机器人、cn109715348a披露了一种用于操纵器的驱动单元，其机器人模块化关节设计有驱动的传感器装置18和从动的传感器装置22，并且两个传感器装置均布置在马达7的一侧，并距马达7有一定距离。现有技术的弊端在于，马达7的磁场会对驱动的传感器装置18和从动的传感器装置22产生影响，造成传感器装置18、22读数的不准确。并且为了尽量降低这种影响，需要设计上保证传感器装置18、22与马达7之间留有一定的安全距离，这就使得模块化关节在设计上不利于实现轴向尺寸上的小型化。

技术实现要素：

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提供一种模块化机器人的关节，包括电机、减速器、中空轴、输出法兰、制动器、编码器，所述中空轴与所述输出法兰固定连接，所述电机通过减速器将动力输出到所述输出法兰，所述编码器包括高速编码器和低速编码器，所述高速编码器用于检测所述电机输入端的转速，所述低速编码器用于检测所述中空轴的转速；

所述高速编码器和低速编码器均设置在所述电机的一侧；

所述高速编码器包括高速侧读头及高速侧磁环，所述高速侧读头设置于高速侧读头支架的远离所述电机的一侧；所述高速侧磁环与所述高速侧读头相对；

还具有磁屏蔽板，所述磁屏蔽板设置于所述高速侧读头支架的靠近所述电机的一侧。

进一步的，所述磁屏蔽板由高导磁性材料制成。

进一步的，所述高导磁性材料为坡莫合金。

进一步的，所述磁屏蔽板通过连接件固定于所述高速侧读头支架上。

进一步的，所述磁屏蔽板为圆形或者其他与所述关节的截面相适应的形状。

本实用新型还提供了一种用于模块化机器人的关节的电机磁场屏蔽机构，其具体为一磁屏蔽板，所述磁屏蔽板设置于高速侧读头支架的靠近电机的一侧，并通过连接件固定于所述高速侧读头支架，所述磁屏蔽板能够将所述电机产生的电磁屏蔽掉，避免对高速侧读头支架的远离电机一侧的编码器产生干扰。

进一步的，所述磁屏蔽板由高导磁性材料制成。

进一步的，所述高导磁性材料为坡莫合金。

进一步的，所述磁屏蔽板为圆形或者其他与所述关节的截面相适应的形状。

进一步的，所述连接件具体为螺钉或螺栓。

通过在模块化关节的电机与编码器之间增加磁屏蔽板，使得电机定子和电机转子的磁场在通过具有高导磁性材料的磁屏蔽板时发生磁路改变，其磁场将无法作用到磁屏蔽板的另一侧，因而不会对高速侧编码器和低速测编码器造成影响。模块化关节编码器的读数准确性将得到提高，且在结构上利于缩短模块化关节的长度。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型的第一实施例的一种模块化机器人的关节的轴向截面示意图。

图2是本实用新型的第一实施例的一种模块化机器人的关节的爆炸示意图。

图3是本实用新型的第一实施例的一种模块化机器人的关节的磁屏蔽板的示意图。

其中，1输出法兰，2轴承内圈压板，3轴承外圈压板，4交叉滚子轴承，5输出端外壳，6扭矩传感器，7电机外壳，8电机定子，9电机转子，10电机轴，11高速侧读头支架，12高速侧读头，13高速侧磁环，14制动器，15制动器外壳，16低速侧磁环支架，17低速侧磁环，18中空轴，19抱箍，20低速侧读头，21柔轮，22波发生器，23刚轮，24输入轴，25柔轮安装板，26密封圈，27转子毂，28摩擦结构件，29磁屏蔽板

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

进一步地，在下述任何方法的说明中，流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。

第一实施例

参照说明书附图1-3。本实施例披露一种模块化机器人的关节，包括电机、减速器、中空轴18、输出法兰1、制动器14、编码器等，所述中空轴与所述输出法兰固定连接，所述电机通过减速器将动力输出到所述输出法兰，所述编码器包括高速编码器和低速编码器，所述高速编码器用于检测所述电机输入端的转速，所述低速编码器用于检测所述中空轴的转速。其中所述高速编码器和低速编码器均设置在所述电机的一侧。

所述高速编码器包括高速侧读头12及高速侧磁环13，所述高速侧读头12设置于高速侧读头支架11的远离所述电机的一侧；所述高速侧磁环13与所述高速侧读头12相对。

还具有磁屏蔽板29，所述磁屏蔽板29设置于所述高速侧读头支架11的靠近所述电机的一侧。

所述磁屏蔽板29由高导磁性材料制成。具体的，所述高导磁性材料为坡莫合金。

所述磁屏蔽板29通过连接件固定于所述高速侧读头支架11上。其中该连接件具体的可以是螺钉或螺栓。

所述磁屏蔽板29为圆形或者其他与所述关节的截面相适应的形状。

其他还需要说明的是，所述电机包括电机定子8、电机转子9和电机轴10，其中电机定子8与电机外壳7连接，电机转子9和电机轴10连接。电机轴10与输入轴24连接，两者通过两个轴承支撑。柔轮21、刚轮23、波发生器22三者组成谐波减速器。输入轴24与波发生器22连接。柔轮21与扭矩传感器6之间设计有摩擦结构件28，并通过连接件使柔轮21的配合面与扭矩传感器6的配合面同时压紧摩擦结构件28。扭矩传感器6与输出端外壳5、电机外壳7连接。刚轮23与输出法兰1连接。输出法兰1和轴承内圈压板2压紧交叉滚子轴承4内圈，输出端外壳5和轴承外圈压板3压紧交叉滚子轴承4外圈。

高速侧读头支架11与电机外壳7连接。高速侧磁环13固定在电机轴10上。转子毂27固定在电机轴10上。制动器外壳15固定在高速侧读头支架11上。制动器14固定在制动器外壳15上。低速侧磁环17、抱箍19与低速侧磁环支架16连接，抱箍19与中空轴18连接。中空轴左侧与输出法兰1连接。低速侧读头支架16通过轴承和制动器外壳15连接。低速侧读头与制动器外壳15连接。

第二实施例

结合图1-3。本实施例披露一种用于模块化机器人的关节的电机磁场屏蔽机构，其具体为一磁屏蔽板29，所述磁屏蔽板29设置于高速侧读头支架11的靠近电机的一侧，并通过连接件固定于所述高速侧读头支架11，所述磁屏蔽板29能够将所述电机产生的电磁屏蔽掉，避免对高速侧读头支架11的远离电机一侧的编码器产生干扰。

具体的所述磁屏蔽板29由高导磁性材料制成。所述高导磁性材料为坡莫合金。

所述磁屏蔽板29为圆形或者其他与所述关节的截面相适应的形状。

其中所述连接件具体为螺钉或螺栓。

通过在模块化关节的电机与编码器之间增加磁屏蔽板，使得电机定子8和电机转子9的磁场在通过具有高导磁性材料的磁屏蔽板29时发生磁路改变，其磁场将无法作用到磁屏蔽板的另一侧，因而不会对高速侧编码器和低速测编码器造成影响。模块化关节编码器的读数准确性将得到提高，且在结构上利于缩短模块化关节的长度。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。