[发明专利]机器人关节结构及其组装方法

说明书

本申请提供一种机器人关节结构，包括电机、谐波减速机、输入法兰和输出法兰，所述输入法兰为固定端，所述输出法兰为活动端。所述谐波减速机包括波发生器、刚轮和柔轮；所述电机与所述谐波减速机固定连接成为一装配体。所述机器人关节结构还包括减速机法兰，用于将所述装配体安装于所述输入法兰上，其中所述减速机法兰设于所述谐波减速机的输出端侧。本申请具备结构紧凑、较低成本且方便安装的优点，具有较大的实用价值。

技术领域

本申请涉及机器人技术领域，尤其涉及一种机器人关节结构及其组装方法。

背景技术

随着机械自动化程度的提高，各种机器人广泛应用于各个领域，已知的工业机器人包括由多节机械臂经机器人关节结构依次连接的多关节型机器人。机器人关节结构是机械臂设计中常用的一种驱动结构，机器人关节会影响机器臂的局部外观尺寸、精度、效率、刚度、运行速度、走线方式和装配工艺。一般的机器人关节结构主要由电机、减速机、输入法兰和输出法兰组成。

谐波减速器是机器人关节中常见的减速机类型，因其体积小、重量轻、精度高、传动比大、传动效率高，在负载较小的机器人关节中应用的非常普遍。

谐波减速机主要由刚轮、柔轮和波发生器三种部件组成，按照柔轮的形状分为杯型和礼帽型。每种型式的谐波减速机在机器人关节中根据输入部件、输出部件和固定部件的不同又衍生出若干种机器人关节结构。

常见的由谐波减速机衍生出来的机器人关节结构包括以下几种。

第一种机器人关节结构由电机、电机过渡法兰、礼帽型谐波减速机、输入法兰和输出法兰组成。输入法兰与礼帽型谐波减速机的刚轮侧连接，电机通过电机过渡法兰安装在输入法兰上，电机轴与谐波减速机的波发生器直接连接，输出法兰与谐波减速机的柔轮侧连接。然而这种形式的机器人关节结构具有如下缺点：如果输入法兰与机架是一体式的，则没有办法形成子装配体，装配时只能一件一件地安装，比较繁琐。而如果输入法兰与机架是分离式的，则由于装配关系，输入法兰的径向尺寸必须足够大。

第二种机器人关节结构由电机、过渡轴、礼帽型谐波减速机、输入法兰和输出法兰组成。电机安装在输入法兰上，输入法兰与礼帽型谐波减速机的柔轮侧连接，电机通过过渡轴与谐波减速机的波发生器连接，输出法兰与谐波减速机的刚轮侧连接。然而，这种形式的机器人关节的缺点是需要精度要求高的过渡轴，提高了成本。此外，谐波减速机的交叉滚子轴承距离输出法兰较远，降低了谐波减速机的弯曲刚度。

第三种机器人关节结构由电机、杯型谐波减速机、输入法兰和输出法兰组成。电机安装在输入法兰上，输入法兰与杯型谐波减速机刚轮侧的法兰连接，电机轴与谐波减速机的波发生器直接连接，输出法兰与谐波减速机的柔轮侧连接。这种形式的机器人关节缺点在于：现有的杯型谐波减速机的法兰靠近刚轮侧，导致与输入法兰连接后整个关节的轴向尺寸较大。如果输入法兰与机架是一体式的，则装配时只能一件一件地安装，比较繁琐。而如果输入法兰与机架是分离式的，则由于装配关系，输入法兰的径向尺寸必须足够大。

发明内容

本申请提供一种结构紧凑、较低成本且方便安装的机器人关节机构。

本申请提供一种机器人关节结构，包括电机、谐波减速机、输入法兰和输出法兰，所述输入法兰为固定端，所述输出法兰为活动端，所述谐波减速机包括波发生器、刚轮和柔轮；所述电机与所述谐波减速机固定连接成为一装配体；所述机器人关节结构还包括减速机法兰，用于将所述装配体安装于所述输入法兰上，其中所述减速机法兰设于所述谐波减速机的输出端侧。

可选的，所述机器人关节结构还包括电机过渡法兰，所述电机安装在所述电机过渡法兰上且所述电机的电机轴与所述谐波减速机的波发生器直接连接，所述电机过渡法兰与所述谐波减速机的刚轮固定连接，使得所述电机、所述电机过渡法兰和所述谐波减速机连接成为所述装配体。