[发明专利]一种集成化的机器人关节模组

说明书

一种集成化的机器人关节模组，包括关节输出构件、谐波减速器、关节外壳、驱动电机主体、刹车机构、集成电路模块；所述关节输出构件用于连接外部执行机构或负载；所述谐波减速器用于调节关节输出构件的转速；所述关节外壳用于固定谐波减速器、驱动电机主体、刹车机构和集成电路模块；所述驱动电机主体根据集成电路模块的指令用于驱动谐波减速器；所述刹车机构根据集成电路模块的指令用于对驱动电机主体抱闸；所述集成电路模块根据外部上位机的指令、驱动电机主体的工作状态、关节输出构件的工作状态，驱动驱动电机主体。

技术领域

本发明涉及一种模组，特别涉及一种集成化的机器人关节模组，属于机器人领域。

背景技术

机器人诞生至今，已经被广泛的应用在各个领域，如车辆装配、机械零部件加工、码垛搬运、表面打磨、颜料喷涂、板材焊接、服务医疗和军工装备等行业都是机器人热点行业。传统机器人虽然依然活跃在工业制造服务等领域，但是时代的发展使得人们的生产、生活、娱乐、医疗和服务等需求日益新颖，传统机器人无论在结构、控制和智能化方面都无法满足这些要求，人们需要更为轻便、更为集成、更为智能的机器人，并要求机器人能够安全的与人协作。但已被广泛投入各个领域的机器人，普遍存在着以下问题：(1)硬件结构上大而笨重，机械臂采用刚性大的钢铁等材料，甚至配备有臂杆平衡机构以降低非线性干扰，负载自重比低；(2)工作环境特定单一并且是预知的，机器人基座基本固定不动就可完成工种任务，缺乏灵活性；(3)集成度低，关节粗壮，一般采用行星减速，电机安装在关节上，控制器安装在控制柜中，控制线为外部走线多而杂，一般配备较大的控制柜，机器人关节的电源、电机驱动和运动规划等都由控制柜实现，这种分离式安装导致维修繁琐，存有很多安全隐患。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种集成化的机器人关节模组，采用关节输出构件、谐波减速器、关节外壳、驱动电机主体、刹车机构、集成电路模块作为机器人关节模组的核心部件，实现了机构、控制、驱动及通信于一体的集成化的机器人关节模组。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：

一种集成化的机器人关节模组，包括关节输出构件、谐波减速器、关节外壳、驱动电机主体、刹车机构、集成电路模块；

所述关节输出构件用于连接外部执行机构或负载；所述谐波减速器用于调节关节输出构件的转速；所述关节外壳用于固定谐波减速器、驱动电机主体、刹车机构和集成电路模块；所述驱动电机主体根据集成电路模块的指令用于驱动谐波减速器；所述刹车机构根据集成电路模块的指令用于对驱动电机主体抱闸；所述集成电路模块根据外部上位机的指令、驱动电机主体的工作状态、关节输出构件的工作状态，驱动驱动电机主体；

所述谐波减速器包括钢轮、柔轮；所述钢轮与关节输出构件固定连接，所述固定谐波减速器通过柔轮与关节外壳固定连接；所述驱动电机主体为无框直驱电机。

上述集成化的机器人关节模组，所述集成电路模块包括抱闸电路、驱动电路、MCU、绝对编码器电路；

所述抱闸电路根据MCU的抱闸指令输出抱闸信号给刹车机构；

所述驱动电路与驱动电机主体连接，根据MCU的驱动指令驱动驱动电机主体；

所述MCU根据外部上位机的指令、驱动电机主体的工作状态、关节输出构件的工作状态，输出驱动指令触发驱动电路，输出抱闸指令给抱闸电路；

所述绝对编码器电路用于获取驱动电机主体的工作状态和关节输出构件的工作状态，然后输出给MCU。

上述集成化的机器人关节模组，所述关节输出构件包括输出法兰和输出轴；所述输出法兰连接外部执行机构或负载；所述输出轴为中空管状；所述谐波减速器还包括中空输入轴；所述输出轴穿过中空输入轴，中空输入轴和输出轴之间留有间隙；所述输出法兰与输出轴过盈配合连接。