一种回转动力单元和两级减速回转动力单元以及机器人的制作方法

本发明涉及机器人设备，尤其涉及了一种回转动力单元和两级减速回转动力单元以及机器人。

背景技术：

1、回转动力单元是机器人的核心部件，其性能直接影响到机器人的动力性能。但是现有的回转动力单元多采用一级行星减速系统，减速比较小。

2、中国专利(公布号cn 114789761 a)公开了一种电驱动关节及三自由度仿生机器人关节集成模组，电驱动关节，包括外壳总成、电机总成、一级减速器总成、二级减速器总成、编码器总成和轴承组；模组包括膝关节单元、前摆单元、侧展单元及腿部单元；电驱动关节采用轴向磁通电机；膝关节单元与前摆关节单元同向布置，侧展关节单元输出轴线与前摆关节轴线正交布置。编码器总成包括编码器、编码器磁极，输出轴尾端与磁编码器磁体固联，编码器采集板5.1固定于外壳总成上。

3、但上述方案的编码器总成只能对输出端状态进行检测和反馈，无法对电机输入端(转子端)状态进行检测和反馈，影响电驱动回转单元的控制精度。如果直接在电机输入端再设置一编码器总成，就需要在电机输出端和输入端同时布置线缆，并需要设计两路走线，将导致电驱动回转单元的布线复杂，可靠性低。

4、进一步，上述双减速器方案没有公开线缆的走线方式，如果线缆外置，将会影响线缆寿命，并使得回转单元的布线复杂；如果采用常规的中空走线设置，要直接穿过各种部件，存在一定安全隐患。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的一在于提供一种回转动力单元，设置输出角旋转传递件，将输入端和输出端的状态监测汇总在一处，使得输出旋转传感器，可以和电机转子旋转传感器，一起设在回转动力单元的前端部或后端部，因此只需要在回转动力单元的一端布置线缆，即可实现回转动力单元输入端和输出端的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

2、本发明的目的二在于提供一种两级减速回转动力单元，设置输出角旋转传递件，将二级行星架和电机转子的状态监测汇总在一处，因此只需要在电机转子布置线缆，即可实现两级减速回转动力单元输入和输出的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

3、本发明的目的三在于提供一种两级减速回转动力单元，其结构紧凑，使用两级行星减速，增大减速比。

4、本发明的目的四在于提供一种机器人，设置输出角旋转传递件，使得电控系统布线简单，可靠性高，并使用两级行星减速，增大了减速比。

5、为实现上述目的之一，本发明的第一种技术方案为：

6、一种回转动力单元，

7、包括输入端和输出端；

8、所述输入端与输出端，两者择一装配输入旋转传感器，另一固接一输出角旋转传递件；

9、所述输出角旋转传递件向电机转子旋转传感器延伸；

10、相邻电机转子旋转传感器的位置，装配有输出旋转传感器；

11、所述输出旋转传感器与输出角旋转传递件相连接，以实现在回转动力单元的一端完成输入端和输出端的状态检测。

12、本发明经过不断探索以及试验，设置输出角旋转传递件，将输入端和输出端的状态监测汇总在一处，使得输出旋转传感器，可以和电机转子旋转传感器，一起设在回转动力单元的前端部或后端部，因此只需要在回转动力单元的一端布置线缆，即可实现回转动力单元输入端和输出端的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

13、所述电机转子旋转传感器和输出旋转传感器分别为光电式传感器或霍尔转速传感器或编码器或激光转速传感器。

14、所述状态监测包括位姿监测或/和角度监测或/和转速监测。

15、作为优选技术措施：

16、输入端和输出端开设中空的回转中心；

17、所述输出角旋转传递件为设有贯通孔的t型结构，其杆部穿设中空的回转中心，进而线缆可以从输出角旋转传递件的贯通孔中穿过，避免线缆外置；同时线缆通过输出角旋转传递件与外界相隔离，避免线缆与各种部件相接触以及磨损，安全性高，方案切实可行。

18、为实现上述目的之一，本发明的第二种技术方案为：

19、一种回转动力单元，包括电机单元和减速器单元；

20、所述电机单元设有旋转部；

21、所述减速器单元设有输入端和输出端；

22、所述输入端与旋转部固接，两者择一装配输入旋转传感器；

23、所述输出端固接一输出角旋转传递件；

24、所述输出角旋转传递件从输出端向电机转子旋转传感器延伸；

25、相邻电机转子旋转传感器的位置，装配有输出旋转传感器；

26、所述输出旋转传感器与输出角旋转传递件相连接，以实现在输入端完成输入端和输出端的状态检测。

27、当输入旋转传感器装配在电机单元的旋转部时，输入旋转传感器为电机转子旋转传感器；当输入旋转传感器装配在减速器单元的输入端时，输入旋转传感器为输入角旋转传感器。

28、本发明经过不断探索以及试验，在输出端设置输出角旋转传递件，将输出端的状态监测汇总到输入端或电子转子处，使得输出旋转传感器，可以和电机转子旋转传感器，一起设在回转动力单元的后端部(输入端)，因此只需要在回转动力单元的后端布置线缆，即可实现回转动力单元输入端和输出端的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

29、为实现上述目的之一，本发明的第三种技术方案为：

30、一种两级减速回转动力单元，包括基座、设于所述基座内的电机单元和减速器单元；

31、所述电机单元包括电机转子，所述减速器单元包括一级行星减速机构和二级行星减速机构；

32、所述一级行星减速机构包括一级太阳轮、一级行星轮、一级行星架和一级内齿圈，所述一级太阳轮与所述电机转子同轴固定连接，所述一级内齿圈固定于所述基座内，所述一级行星轮啮合于所述一级太阳轮和所述一级内齿圈之间，通过所述一级行星架输出动力；

33、所述二级行星减速机构包括二级太阳轮、二级行星轮、二级行星架和二级内齿圈，所述二级太阳轮与所述一级行星架同轴固定连接，所述二级内齿圈固定于所述基座内，所述二级行星轮啮合于所述二级太阳轮和所述二级内齿圈之间，通过所述二级行星架输出动力；

34、与所述二级行星架同轴固接有中空的输出角旋转传递件，所述输出角旋转传递件向电机转子延伸。

35、本发明经过不断探索以及试验，设置输出角旋转传递件，将二级行星架和电机转子的状态监测汇总在一处，因此只需要在电机转子布置线缆，即可实现两级减速回转动力单元输入和输出的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

36、同时，本发明提供的一种两级减速回转动力单元，其减速器单元采用两级行星减速，减速比高；并且输出级速比可以根据其不同的使用工况，例如用在机器人髋关节或膝关节处的不同，进行灵活调整。

37、作为优选技术措施：

38、所述电机转子回转中心处向内凹陷形成容纳所述一级行星减速机构的容纳腔，使得关节单元结构紧凑，轴向尺寸小。进一步，转子内部设有容纳一级行星减速机构的容纳腔，充分利用了空间，进而使回转动力单元的整体结构更紧凑，体积更小。

39、或/和，所述输出角旋转传递件贯穿所述二级行星架、所述二级太阳轮、所述一级行星架、所述一级太阳轮以及所述电机转子，使得回转动力单元结构紧凑。

40、作为优选技术措施：所述基座内直接固定有支撑座，所述一级内齿圈、所述二级内齿圈分别通过所述支撑座固定于所述基座内；

41、所述一级内齿圈与所述支撑座之间、所述二级内齿圈与所述支撑座之间均设有相互配合的缓冲凸起部和缓冲凹陷部。

42、作为优选技术措施：

43、所述电机转子侧端设有获取电机转子角旋转及速度信号的电机转子旋转传感器、获取输出端旋转及速度信号的输出旋转传感器，所述电机转子旋转传感器包括电机转子编码环和电机转子编码pcb板，所述输出旋转传感器包括输出编码环和输出旋转编码pcb板；

44、所述电机转子编码环与所述一级太阳轮或所述电机转子同轴固定连接，所述输出编码环与所述输出角旋转传递件同轴固定连接，所述电机转子编码pcb板和所述输出旋转编码pcb板分别固定于所述基座内，保证了关节单元轴线中空，以便实际在机器人上应用时，可以在关节单元的中空轴线中穿接各种线缆。

45、作为优选技术措施：所述一级太阳轮与所述电机转子一体成型，所述二级太阳轮与所述一级行星架一体成型，结构简单，精度高，成本低。

46、所述电机单元还包括电机定子，所述电机转子为内转子；采用内转子电机，相比外转子电机其转动惯量更小且功率密度大。或/和，所述一级太阳轮通过两个轴承，与所述一级行星架同轴旋转连接，使得太阳轮与行星架的同轴度较好，寿命长，结构紧凑。

47、作为优选技术措施：所述基座包括依次固定密封连接的传感器后盖、输入端基座、输出端基座，所述二级行星架外侧固定设有输出端盖，所述输出角旋转传递件端部延伸至贯穿所述传感器后盖；所述输出端盖与所述输出端基座之间设有动密封组件，所述输出角旋转传递件与所述传感器后盖之间设有油封组件或支撑轴承，可以使得关节具有较好的密封防护性能。

48、或/和，所述输出端盖的回转中心处、所述二级行星架的回转中心处均设有容纳所述输出角旋转传递件的通孔，从而形成贯穿所述传感器后盖和所述输出端盖的连接通道。设置贯穿整个回转动力单元的连接通道，方便线缆穿过，减少外部走线。并且，由于采用了两级减速系统，相比一级减速系统，相同外径下中心太阳轮可以相应变大，为中部空腔创造条件。并且整个回转动力单元具有中空轴线，可以方便各种线缆穿行通过。

49、为实现上述目的之一，本发明的第四种技术方案为：

50、一种机器人，包括上述的回转动力单元或上述的一种两级减速回转动力单元，机器人为四足机器人或两足机器人或轮足机器人。

51、本发明经过不断探索以及试验，设置输出角旋转传递件，将输入端和输出端的状态监测汇总在一处，因此只需要在回转动力单元的一端布置线缆，即可实现回转动力单元输入端和输出端的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

52、进一步，本发明提供的机器人，可采用两级减速回转动力单元，其减速器单元采用两级行星减速，减速比高；并且输出级速比可以根据其不同的使用工况，例如用在机器人髋关节或膝关节处的不同，进行灵活调整。

53、相比现有技术，本发明的有益效果在于：

54、本发明经过不断探索以及试验，设置输出角旋转传递件，将输入端和输出端的状态监测汇总在一处，使得输出旋转传感器，可以和电机转子旋转传感器，一起设在回转动力单元的前端部或后端部，因此只需要在回转动力单元的一端布置线缆，即可实现回转动力单元输入端和输出端的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

55、进一步，本发明经过不断探索以及试验，设置输出角旋转传递件，将二级行星架和电机转子的状态监测汇总在一处，因此只需要在电机转子布置线缆，即可实现两级减速回转动力单元输入和输出的状态监测和反馈，从而使得回转动力单元的电控系统布线简单，可靠性高，成本低。

56、再进一步，本发明提供的一种两级减速回转动力单元，其减速器单元采用两级行星减速，减速比高；并且输出级速比可以根据其不同的使用工况，例如用在机器人髋关节或膝关节处的不同，进行灵活调整。

57、更进一步，本发明提供的机器人，可采用两级减速回转动力单元，其减速器单元采用两级行星减速，减速比高；并且输出级速比可以根据其不同的使用工况，例如用在机器人髋关节或膝关节处的不同，进行灵活调整。

58、下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。