一种机器人用轻量化谐波减速器结构的制作方法

本发明涉及谐波减速器，具体为一种机器人用轻量化谐波减速器结构。

背景技术：

1、谐波减速器是工业与人形机器人关节的核心精密传动部件，依靠柔性构件弹性变形实现减速增矩，主要由波发生器、柔轮、刚轮三大零件组成，波发生器一般与伺服电机相连，旋转时将薄壁杯状的柔轮撑为椭圆形，使椭圆长轴处柔轮外齿与刚轮内齿啮合，短轴位置齿牙脱开，由于柔轮齿数比刚轮少2齿，波发生器每转一圈，柔轮仅相对刚轮转过少量齿距，以此实现单级大减速比，同时放大扭矩，它具备结构紧凑、体积小、重量轻、近零背隙、重复定位精度高等突出优势，多齿同时啮合让传动平稳顺滑，适合协作机器人、人形机器人的腕部、肘部、手部等轻载高精度关节，但其薄壁柔轮易疲劳，抗冲击过载能力偏弱，制造工艺门槛较高，长期以来是机器人产业链的关键核心零部件之一。

2、在现有技术体系下，机器人配套谐波减速器普遍大量采用不锈钢基材制备核心构件，尽管相较于常规齿轮类减速器，谐波减速器本体已具备小型化特征，但不锈钢材料密度偏高的固有属性，使得同规格谐波减速器仍存在自重偏大的短板，该问题极易被行业常规轻量化研究忽视，属于精密传动领域易被忽略的隐性瓶颈，减速器自重的冗余会直接占用机械臂有效载荷配额，降低整机有效负载利用率，同时额外惯量会加剧关节动态响应滞后，增大伺服系统控制难度，提升能耗水平，在我国智能制造、人形机器人产业加速落地的政策导向下，机器人装备正朝着高负载自重比、高速动态响应、低能耗的方向迭代，现有谐波减速器因基材带来的自重缺陷，制约了轻量化机器人、协作机器人在高端制造、智能装备等场景的规模化推广应用，难以匹配高端机器人核心零部件国产化提质增效的发展需求，为此，我们提出一种机器人用轻量化谐波减速器结构。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种机器人用轻量化谐波减速器结构，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种机器人用轻量化谐波减速器结构，包括钢轮组件，所述钢轮组件内部靠一侧处设置有用于配合钢轮组件减速的柔轮组件，所述柔轮组件远离钢轮组件一侧设置有用于传递柔轮组件动能的传动组件，所述钢轮组件一侧设置有用于保护传动组件和柔轮组件的防护组件，所述柔轮组件内部设置有用于驱动传动组件运转的波发生器组件。

3、优选的，所述钢轮组件包括钢轮本体，所述钢轮本体内部中心靠一侧处固定套设有第一挡盖，所述第一挡盖内部中心靠边缘处环形等距排列贯穿开设有多个第一减重槽口。

4、优选的，所述第一挡盖内部中心处固定套设有第一定位圈，所述第一定位圈内部固定套设有第一陶瓷轴承，所述钢轮本体内齿的表面贴合套设有第一橡胶缓冲层，所述第一橡胶缓冲层内壁贴合套设有第一特氟龙层，所述钢轮本体、第一挡盖和第一定位圈采用的材质均为铝镁合金。

5、优选的，所述防护组件包括防护圈，所述防护圈内部中心靠边缘处环形等距排列贯穿开设有多个第二减重槽口，所述防护圈内部中心一侧处固定套设有第二挡盖。

6、优选的，所述第二挡盖内部中心靠边缘处环形等距排列贯穿开设有第三减重槽口，所述第二挡盖内部中心处固定套设有第二定位圈，所述第二定位圈内部中心处固定套设有第二陶瓷轴承，所述防护圈、第二挡盖和第二定位圈采用的材质均为铝镁合金。

7、优选的，所述传动组件包括中空传动管，所述中空传动管一侧固定连接有挡圈，所述挡圈内部中心靠边缘处贯穿开设有第四减重槽口。

8、优选的，所述挡圈外侧固定套设有对接圈套，所述挡圈远离中空传动管一侧中心处固定连接有第三定位圈，所述第三定位圈内壁固定套设有第三陶瓷轴承，所述中空传动管的材质为铝镁合金，所述挡圈、对接圈套和第三定位圈的材质均为尼龙。

9、优选的，所述柔轮组件包括柔轮本体，所述柔轮本体外侧套设有用于缓冲的第二橡胶缓冲层，所述第二橡胶缓冲层外侧套设有用于降低摩擦力的第二特氟龙层，所述柔轮本体内壁套设有用于降低摩擦力的第三特氟龙层。

10、优选的，所述波发生器组件包括中空驱动管，所述中空驱动管远离第三陶瓷轴承一端固定连接有对接法兰，所述中空驱动管相互远离的两侧均固定连接有拓展片，两个所述拓展片内部中心靠边缘处贯穿开设有镂空槽。

11、优选的，两个所述拓展片内部相互远离的两端均固定套设有对接轴，两个所述对接轴外侧相互远离的两端均固定套设有第四陶瓷轴承，四个所述第四陶瓷轴承外侧均固定套设有橡胶挤压轮，所述中空驱动管、对接法兰、两个拓展片和两个对接轴的材质均为尼龙。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、本轻量化谐波减速器依靠波发生器组件作为动力输入单元，动力经中空驱动管带动拓展片、对接轴与第四陶瓷轴承同步旋转，橡胶挤压轮随回转持续对柔轮本体内壁施加周期性径向挤压力，使柔轮本体产生可控弹性形变，柔轮外齿与钢轮本体内齿依次啮合，利用柔轮与刚轮的齿数差实现单级大速比减速并放大输出扭矩，减速后的扭矩由柔轮本体传递至对接圈套，再经挡圈传递至中空传动管向外输出，完成动力传输，防护组件配套陶瓷轴承组为各回转构件提供高精度低摩擦支撑，各核心构件摒弃传统大量使用不锈钢的方案，钢轮组件、防护组件部分构件选用铝镁合金，传动组件、波发生器组件部分构件采用尼龙材质，配合多处减重槽口、镂空槽结构，在保证结构刚度前提下显著降低减速器整体自重，减少冗余惯量对机械臂有效载荷的占用，降低伺服系统控制负荷，提升关节动态响应速度，各啮合、接触位置配套橡胶缓冲层与特氟龙涂层体系，既缓冲交变冲击、降低振动噪声，又减小摩擦损耗，延缓柔轮疲劳失效，维持近零背隙、高重复定位精度的谐波传动核心优势，本结构有效攻克传统谐波减速器自重偏高带来的系列衍生问题，能够适配人形机器人、协作机器人等高要求关节应用场景，契合高端机器人核心零部件轻量化、国产化的产业发展需求。

1.一种机器人用轻量化谐波减速器结构，包括钢轮组件（1），其特征在于：所述钢轮组件（1）内部靠一侧处设置有用于配合钢轮组件（1）减速的柔轮组件（4），所述柔轮组件（4）远离钢轮组件（1）一侧设置有用于传递柔轮组件（4）动能的传动组件（3），所述钢轮组件（1）一侧设置有用于保护传动组件（3）和柔轮组件（4）的防护组件（2），所述柔轮组件（4）内部设置有用于驱动传动组件（3）运转的波发生器组件（5）。

2.根据权利要求1所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述钢轮组件（1）包括钢轮本体（101），所述钢轮本体（101）内部中心靠一侧处固定套设有第一挡盖（102），所述第一挡盖（102）内部中心靠边缘处环形等距排列贯穿开设有多个第一减重槽口（103）。

3.根据权利要求2所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述第一挡盖（102）内部中心处固定套设有第一定位圈（104），所述第一定位圈（104）内部固定套设有第一陶瓷轴承（105），所述钢轮本体（101）内齿的表面贴合套设有第一橡胶缓冲层（106），所述第一橡胶缓冲层（106）内壁贴合套设有第一特氟龙层（107），所述钢轮本体（101）、第一挡盖（102）和第一定位圈（104）采用的材质均为铝镁合金。

4.根据权利要求1所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述防护组件（2）包括防护圈（201），所述防护圈（201）内部中心靠边缘处环形等距排列贯穿开设有多个第二减重槽口（202），所述防护圈（201）内部中心一侧处固定套设有第二挡盖（203）。

5.根据权利要求4所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述第二挡盖（203）内部中心靠边缘处环形等距排列贯穿开设有第三减重槽口（204），所述第二挡盖（203）内部中心处固定套设有第二定位圈（205），所述第二定位圈（205）内部中心处固定套设有第二陶瓷轴承（206），所述防护圈（201）、第二挡盖（203）和第二定位圈（205）采用的材质均为铝镁合金。

6.根据权利要求1所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述传动组件（3）包括中空传动管（301），所述中空传动管（301）一侧固定连接有挡圈（302），所述挡圈（302）内部中心靠边缘处贯穿开设有第四减重槽口（303）。

7.根据权利要求6所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述挡圈（302）外侧固定套设有对接圈套（304），所述挡圈（302）远离中空传动管（301）一侧中心处固定连接有第三定位圈（305），所述第三定位圈（305）内壁固定套设有第三陶瓷轴承（306），所述中空传动管（301）的材质为铝镁合金，所述挡圈（302）、对接圈套（304）和第三定位圈（305）的材质均为尼龙。

8.根据权利要求1所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述柔轮组件（4）包括柔轮本体（401），所述柔轮本体（401）外侧套设有用于缓冲的第二橡胶缓冲层（402），所述第二橡胶缓冲层（402）外侧套设有用于降低摩擦力的第二特氟龙层（403），所述柔轮本体（401）内壁套设有用于降低摩擦力的第三特氟龙层（404）。

9.根据权利要求1所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：所述波发生器组件（5）包括中空驱动管（501），所述中空驱动管（501）远离第三陶瓷轴承（306）一端固定连接有对接法兰（502），所述中空驱动管（501）相互远离的两侧均固定连接有拓展片（503），两个所述拓展片（503）内部中心靠边缘处贯穿开设有镂空槽（504）。

10.根据权利要求9所述的一种机器人用轻量化谐波减速器结构，其特征在于：两个所述拓展片（503）内部相互远离的两端均固定套设有对接轴（505），两个所述对接轴（505）外侧相互远离的两端均固定套设有第四陶瓷轴承（506），四个所述第四陶瓷轴承（506）外侧均固定套设有橡胶挤压轮（507），所述中空驱动管（501）、对接法兰（502）、两个拓展片（503）和两个对接轴（505）的材质均为尼龙。