一种执行器及机器人的制作方法

1.本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种用于机器人的执行器及机器人。


背景技术：

2.在机器人、机械臂等应用领域，对执行器(无刷电机 内置减速器 内置驱动器)的基本要求是：尺寸小，输出扭矩大，重量轻，发热小。尤其是在人形两足机器人、四足机器人、协作机械臂领域，执行器需要同时支撑起机器人本身的重量以及额外的工作负重，并且结构尺寸要求紧凑，对执行器提出了很高的要求。
3.现有技术的执行器如图1至图3所示，执行器外壳101圆周面为圆弧光面，执行器前部有安装螺钉孔102，以便从前部安装和固定执行器。前部安装螺钉孔为保证强度和螺纹有效旋入深度，需要做在一个有一定宽度(筋宽)和厚度的辐射状筋103，筋的宽度较宽，如图3所示。较厚的“前安装部厚度a”，导致执行器轴向尺寸变大，重量增大。从后侧看(见图2)，其后盖105通过螺钉104紧固在外壳上。从图3可见，外壳的壁厚b较厚，一般需要超过螺纹直径的2-3倍，因内部的电机转子尺寸直接决定了电机的功率大小，因此执行器外壳的外径只能放大。
4.因此，现有技术的执行器外形和结构方案中，因后盖紧固螺钉的设计和外壳前部螺钉安装方式，决定了执行器的外壳壁厚较厚，外壳轴向长度较长，外壳直径较大，整体重量加大。
5.综上所述，在机器人、机械臂等应用领域，需要确保执行器输出扭矩不降低的前提下，进一步缩小执行器尺寸，降低重量，提高可靠性。
6.基于此，现有技术仍然有待改进。


技术实现要素：

7.为解决上述技术问题，本发明实施例提出一种执行器及机器人，以解决现有技术的执行器外壳壁厚较厚，外壳轴向长度较长，外壳直径较大，整体重量较大的技术问题。
8.一方面，本发明实施例所公开的一种执行器，包括筒状壳体，以及由所述筒状壳体的外壁径向延伸的加强筋，所述加强筋为多个，且均匀布置在所述筒状壳体的外壁上，并且，所述加强筋的长度方向平行于所述筒状壳体的中心轴线。
9.进一步地，所述加强筋的长度与所述筒状壳体的轴向长度相同。
10.进一步地，所述加强筋沿长度方向开设有贯穿的螺纹孔。
11.进一步地，还包括后盖板，所述后盖板上设置有固定孔，通过沉头螺钉穿过所述固定孔固定连接所述螺纹孔。
12.进一步地，所述螺纹孔位于所述加强筋的中心处。
13.进一步地，多个所述加强筋与所述筒状壳体形成用于传递扭矩的外花键状结构。
14.进一步地，通过所述外花键状结构连接配合件。
15.进一步地，所述配合件包括内花键，所述内花键适配地套装在所述外花键状结构
上。
16.进一步地，所述筒状壳体内设置有驱动机构。
17.另一方面，本发明实施例还公开了一种机器人，其包括上述的执行器。
18.采用上述技术方案，本发明至少具有如下有益效果：
19.本发明提供的执行器及机器人，通过将执行器的主要安装螺丝孔位移到外壳的外圆周面并形成多个向外凸起的筋，可以使得执行器内部空间和尺寸进一步压缩，降低重量的同时增加了外壳散热面积和安装刚度。通过样机的试制和实测对比，执行器外壳表面积增大25％，重量降低了15％，同样扭矩和输出的条件下，电机绕组温度降低了20℃，具有较好的技术和经济效应。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
21.图1，图2，图3为现有技术的一种执行器的结构示意图；
22.图4为本发明一些实施例所公开的一种执行器的结构示意图；
23.图5为本发明一些实施例所公开的一种执行器的正视图；
24.图6为本发明一些实施例所公开的一种执行器的后视图；
25.图7为本发明一些实施例所公开的一种执行器的后盖板装配示意图；
26.图8为本发明一些实施例所公开的一种执行器的后盖板装配剖面图。
具体实施方式
27.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
28.需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
29.如图4至图8所示，本发明一些实施例所公开了一种执行器，其可以用于机器人、机械臂，包括筒状壳体201，以及由所述筒状壳体201的外壁径向延伸的加强筋202，所述加强筋202为多个，且均匀布置在所述筒状壳体201的外壁上，并且，所述加强筋202的长度方向平行于所述筒状壳体201的中心轴线。加强筋202的设置类似于突出于筒状壳体201外壁的叶片，还可以在加强筋202上设置螺纹孔203用于安装后盖板205，取代现有技术的具有光滑外壁的执行器，散热面积增加，并且使用过程中，随着执行器的转动，加强筋202随之转动，可以在执行器整体绕轴线旋转时搅动表面空气，形成气流，强化外壳散热冷却效果。
30.本发明一些实施例所公开的执行器，在上述实施例的基础上，为进一步增加散热效果，所述加强筋202的长度与所述筒状壳体201的轴向长度相同。一些实施例中，所述加强筋202沿长度方向开设有贯穿的螺纹孔203。设置贯穿的螺纹孔203，该螺纹孔203优选为全螺纹通孔，一方面可以实现安装固定，另一方面可以有效减小整个执行器的重量。该执行器
的后盖板205上可以设置固定孔，通过沉头螺钉204穿过所述固定孔固定连接所述螺纹孔203。也即执行器端盖通过螺钉204紧固在执行器外圆周筋中的螺纹孔203上，如图7所示。使主要的安装和连接螺纹孔203由现有技术的执行器内转移到外圆周筋的部位，可有效避免螺钉204孔干涉执行器内部零部件，使得执行器内部空间尺寸进一步小型化，紧凑化，以降低体积，减轻重量。所述螺纹孔203位于所述加强筋202的中心处。因加强筋202是强度和刚度最好的部位，因此执行器安装刚度和可靠性得以提升。同时，采用全螺纹通孔使得允许使用较长长度的螺钉204，紧固连接的强度和可靠性得以提升。
31.本发明一些实施例所公开的执行器，在上述实施例的基础上，多个所述加强筋202与所述筒状壳体201形成用于传递扭矩的外花键状结构。通过所述外花键状结构连接配合件。所述配合件包括内花键，所述内花键适配地套装在所述外花键状结构上。将安装配合件做成类似“内花键”的结构，两者配合可以传递很大的扭矩，安装稳固可靠。
32.本发明一些实施例所公开的执行器，如图4、图5所示，执行器的筒状壳体201(即外壳)圆周面向外生长出多个筋(加强筋202)，在筋的内部贯穿有可供安装和紧固用的螺纹孔203。执行器前部安装和固定，利用其外圆周筋上的螺纹孔203。从执行器的后部来看(如图6，图7)，执行器后盖通过4个沉头螺钉204，利用外圆周筋上的四个螺纹孔203紧固在外壳上。从剖面图来看(如图8)，外壳壁厚(前部)d、外壳壁厚(侧面)e尺寸都很薄。前部和后部的主要安装都依赖于外圆周筋部的螺纹孔203，做到了安装螺钉204不挤占内部的电机空间，使得整体结构尺寸更小和更紧凑，整体重量减轻。
33.综上所述，本发明实施例所公开的执行器和机器人，通过在执行器外壳的外圆周面向外凸起多个均匀分布的矩形筋(加强筋)，将后盖和执行器的安装固定螺丝孔移至此筋的中部，可以得到如下益处：增大了外壳表面积，有利于电机散热和降低温升；在机器人关节运动过程中，执行器整体围绕轴线在做往复旋转，多条凸起的加强筋相当于多个小叶片在搅动空气，形成气流，增强了表面散热效果；筋上的螺纹孔做成全螺纹通孔，在减重的同时，螺丝的拧入深度将不再受限，可以使用较长的螺丝，以确保紧固强度和装配可靠性；螺丝孔位不会干涉到内部的电机结构件，因此内部结构的尺寸和空间可以设计得更紧凑，整体重量和尺寸进一步降低；因执行器是通过整个外圆周的筋部位螺丝孔，来进行安装和紧固，执行器内部是相对薄弱的壳体和转动部件，相当于直接抓紧和锁住执行器刚度最强的外圆周，比常规的在外壳端面薄壁件上加工螺丝孔进行紧固的方式来得更可靠，并且由于筋是外凸的，执行器的整个外形相当于一个大的“外花键”，在安装应用时可以利用外凸的筋，安装配合的零件做成内花键形状，可以用来传递很大的扭矩。
34.需要特别指出的是，上述各个实施例中的各个组件或步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换形成的组合也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在所述实施例之上。
35.以上是本发明公开的示例性实施例，上述本发明实施例公开的顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。但是应当注意，以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子，在不背离权利要求限定的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
36.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上所述的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包括在本发明实施例的保护范围之内。