[发明专利]一种紧凑的双足机器人关节驱动装置

说明书

本发明公开了一种紧凑的双足机器人关节驱动装置。包括电机动子组件、电机定子组件、输出轴组件、摆线轮组件、针轮组件、滚动轴承、螺栓、轴用弹性挡圈。所述电机动子组件与摆线轮组件的偏心轴通过螺栓连接，偏心轴被电机动子组件带动，摆线轮绕偏心轴作偏心转动；所述摆线轮组件的摆线轮与针轮组件的针齿为一齿差摆线啮合传动，实现电机动子与摆线轮之间大减速比减速；所述输出轴组件与摆线轮组件采用销孔输出机构，实现摆线轮与输出轴之间同步输出；所述驱动装置采用中空轴结构，实现内置式便捷布线、连接螺栓便捷拆装。本发明可为双足机器人关节提供一种体积小、质量轻、结构紧凑、输出扭矩大、布线方便的驱动装置。

技术领域

本发明属于机器人领域，尤其涉及一种紧凑的双足机器人关节驱动装置。

背景技术

双足机器人具有人类的外观特征与步行方式，适应人类的生活与工作环境，能代替人类完成各种作业，在家庭陪护、医院护理等方向具有广泛的应用前景。目前，国内外学者针对双足机器人开展了相关研究，并推出了系列双足机器人，如美国波士顿动力公司的Atlas、日本本田公司的Asimo，我国优必选公司的Walker等。

关节驱动是双足机器人运动的基础；目前，双足机器人的关节驱动通常采用液压驱动方式或者电机驱动方式。当采用电机驱动方式时，由于电机转速较大、输出扭矩较小，通常需要在电机后接一个减速装置，从而达到降低转速、提高输出扭矩的目的。

通常，在减速比大于50的情况下，选择谐波减速器；在减速比小于10的情况下，选择单级齿轮传动进行减速；在减速比处于10～50的范围的情况下，目前主要是采用二级或多级齿轮传动进行减速。

然而，采用二级或多级齿轮传动进行减速，会导致双足机器人的关节驱动装置体积大、质量重、结构复杂、布线及拆装复杂等问题；大大降低了双足机器人的运动能效及可靠性，严重影响了双足机器人的实际应用效果。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种紧凑的双足机器人关节驱动装置。本发明通过将电机动子组件与偏心轴连接，安装在偏心轴上的摆线轮绕偏心轴作偏心运动，并与针齿作一齿差的摆线啮合传动，从而实现电机动子与摆线轮之间大减速比减速，为双足机器人提供了一种体积小、质量轻、结构紧凑、输出扭矩大的驱动装置，该驱动装置采用中空轴结构，实现了内置式便捷布线以及驱动装置的便捷拆装。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种紧凑的双足机器人关节驱动装置，包括电机定子组件、第一滚动轴承、电机动子组件、摆线轮组件、输出轴组件、针轮组件、第二滚动轴承；所述电机定子组件包括电机外壳、电机定子；所述电机动子组件包括动子延伸架、电机动子；所述摆线轮组件包括偏心轴、第三滚动轴承、摆线轮；所述输出轴组件包括销轴帽、销轴、销轴套、输出轴；所述针轮组件包括针齿、针齿安装壳、针齿套；其中，电机定子连接电机外壳；电机动子连接动子延伸架；电机外壳通过第一滚动轴承连接动子延伸架；动子延伸架连接偏心轴；摆线轮通过第三滚动轴承安装在偏心轴上；销轴套套在销轴上，销轴帽、销轴、输出轴依次螺纹旋接；摆线轮开有通孔，销轴套插入该通孔；针齿套套在针齿上，针齿与针齿安装壳螺纹旋接；摆线轮与针齿为一齿差摆线啮合传动；输出轴通过第二滚动轴承连接针齿安装壳，针齿安装壳连接电机外壳。

进一步地，所述摆线轮有两个，对称分布于偏心轴两边。

进一步地，所述摆线轮与针齿为一齿差摆线啮合传动具体为：针齿的数量z_r比摆线轮的齿数z_c多一个，摆线轮在绕着偏心轴作偏心转动的同时与针齿作啮合转动，根据一齿差摆线啮合传动原理得到电机动子与摆线轮之间减速比i为：

进一步地，所述摆线轮通孔的孔径d_w与销轴套的外径d_rw满足下式：

d_w＝d_rw+2a+Δ (2)