关节和机器人的制作方法

1.本实用新型属于机械设备相关技术领域，具体涉及一种关节和机器人。


背景技术：

2.随着机械自动化水平的不断进步，机器人的出现在生活和工作中。目前包括机器人在内的驱动关节设计，由于要考虑活动范围，特别是带有腿部零件的自旋、前摆或外摆关节，需要在运动范围内避开障碍零件。关节驱动一体化技术中，会设有高速或低速轴编码器，或者同时布置有高速与低速编码器，来进行位置精度控制。
3.但是，现有技术在使用低速编码器时，会出现走线混乱，以导致线路存在干扰关节正常使用的现象，用户体验不佳。
4.因此，有必要对现有技术予以改良以克服现有技术中的所述缺陷。


技术实现要素：

5.因此，本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中的关节存在使用不方便的问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型提供一种关节。关节包括壳体，壳体具有容置腔；减速驱动件，减速驱动件的一部分安装在容置腔的内部，减速驱动件的输出端伸出到容置腔的外部；第一编码器，第一编码器设置在壳体的外部并与输出端连接，以检测输出端的转速。
7.可选地，减速驱动件包括驱动件，驱动件安装在容置腔的内部；减速器，减速器的输入端与驱动件的驱动轴的一端驱动连接，减速器的输出端伸出到容置腔的外部；关节还包括第二编码器，第二编码器容置在容置腔的内部并检测驱动轴的转速。
8.可选地，关节还包括传动组件，输出端与传动组件驱动连接，第一编码器的一部分安装在传动组件上，第一编码器通过传动组件检测输出端的转速。
9.可选地，传动组件包括转轴，输出端与转轴的第一端驱动连接，第一编码器的一部分安装在转轴的第二端上。
10.可选地，转轴与驱动轴平行设置。
11.可选地，传动组件还包括第一传动件，第一传动件设置在输出端上；第二传动件，第二传动件设置在转轴的第一端，第一传动件与第二传动件驱动连接。
12.可选地，第一传动件包括第一齿轮，第二传动件包括与第一齿轮啮合的第二齿轮，第一齿轮的齿径和齿数均大于第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮件之间具有传动比，传动比大于等于1且小于等于4。
13.可选地，关节还包括支架，壳体的至少一部分伸入支架的内部，支架还包括用于容置转轴的通孔，转轴的第一端伸出至通孔的外侧并与输出端驱动连接；第一编码器包括信号连接的第一检测部和第一读取部，第一读取部安装在支架上，第一检测部安装转在转轴的第二端上。
14.可选地，关节还包括至少一个球轴承，转轴通过球轴承与通孔的内壁面连接。
15.可选地，减速器具有输出轴，输出轴具有驱动连接的连接段和输出段，连接段容置在容置腔的内部，输出段的一端与连接段连接，输出段的另一端为输出端，关节还包括第一安装轴承，第一安装轴承设置在壳体与连接段之间；第二安装轴承，第二安装轴承与第一安装轴承沿输出轴的轴向间隔设置，第二安装轴承设置在壳体与连接段之间。
16.可选地，关节还包括扭矩传感仪，扭矩传感仪安装在容置腔的内部，扭矩传感仪为具有过孔的环状结构，减速器具有输出轴，输出轴贯穿过孔并与过孔的孔壁活动连接。
17.可选地，壳体包括可拆卸地本体和盖板，盖板盖设在本体远离减速器的输出端的一端，盖板和本体围成安装空间，关节还包括固定盘，固定盘与在本体的内表面连接，固定盘将安装空间沿输出轴的轴向分隔为安装腔和容置腔，控制器，控制器安装在安装腔的内部，控制器与驱动件、减速器、第二编码器、第一编码器、扭矩传感仪电连接。
18.本实用新型还提供一种机器人，机器人包括上述的关节。
19.本实用新型提供的技术方案，具有以下优点：
20.本实用新型的关节包括壳体、减速驱动件和第一编码器，壳体具有容置腔，减速驱动件的一部分安装在容置腔的内部，减速驱动件的输出端伸出到容置腔的外部，第一编码器设置在壳体的外部并与输出端连接，以检测输出端的转速。
21.由上可知，第一编码器处于壳体的外部并与减速驱动件的输出端连接，以检测减速驱动件的输出端的转速，其中对减速驱动件的输出端位于壳体的外部区域，通过对处于壳体外部区域的输出端进行检测转速，以实时监控减速驱动件的转速，直接对输出端进行转速检测加强了检测的精准度，并且将第一编码器设置在壳体的外部区域不占用容置腔的空间，实现节省壳体的内部的容置腔的空间，同时第一编码器安装在壳体的外部，以使第一编码器与减速驱动件件的连接位置不受约束，提高了第一编码器的使用的通用性，也方便对第一编码器进行读取和拆装。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，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。
23.图1为本实用新型实施例提供的关节的主视图；
24.图2为本实用新型实施例提供的关节的俯视图；
25.图3为图2的a-a向剖视图；
26.图4为本实用新型实施例提供的关节的另一俯视图；
27.图5为图4的b-b向剖视图；
28.图6为本实用新型实施例提供的关节的立体结构示意图；
29.图7为本实用新型实施例提供的关节的另一个立体结构示意图。
30.附图标记说明：
31.100-支架；101-通孔；200-壳体；210-本体；220-盖板；230-容置腔；240-安装腔；300-驱动件；301-驱动轴；400-减速器；410-输出轴；411-连接段；412-输出段；500-第二编
码器；501-第二检测部；502-第二读取部；600-第一编码器；601-第一检测部；602-第一读取部；700-传动组件；701-转轴；702-第一传动件；703-第二传动件；810-第一安装轴承；820-第二安装轴承；900-扭矩传感仪；1100-固定盘；1200-控制器。
具体实施方式
32.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
34.在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本实用新型。
35.本实用新型解决了现有技术中的关节存在使用不方便的问题。
36.实施例1
37.本实施例提供了一种关节。关节包括壳体200、减速驱动件300和第一编码器600，壳体200具有容置腔230，减速驱动件300的一部分安装在容置腔230的内部，减速驱动件300的输出端伸出到容置腔230的外部，第一编码器600设置在壳体200的外部并与输出端连接，以检测输出端的转速。
38.具体地，第一编码器600处于壳体200的外部并与减速驱动件300的输出端连接，以检测减速驱动件300的输出端的转速，其中对减速驱动件300的输出端位于壳体200的外部区域，通过对处于壳体200外部区域的输出端进行检测转速，以实时监控减速驱动件300的转速，直接对输出端进行转速检测加强了检测的精准度，并且将第一编码器600设置在壳体200的外部区域不占用容置腔230的空间，实现节省壳体200的内部的容置腔230的空间，同时第一编码器600安装在壳体200的外部，以使第一编码器600与减速驱动件300件的连接位置不受约束，提高了第一编码器600的使用的通用性，也方便对第一编码器600进行读取和拆装。
39.进一步地，关节为自旋关节，为避免关节自旋的过程中第一编码器600阻碍关节运动，第一编码器600的安装位置可进行适应性调整。
40.如图1至图7所示，减速驱动件300包括驱动件300和减速器400，驱动件300安装在容置腔230的内部，减速器400的输入端与驱动件300的驱动轴301的一端驱动连接，减速器400的输出端伸出到容置腔230的外部；关节还包括第二编码器500，第二编码器500容置在容置腔230的内部并检测驱动轴301的转速。
41.具体地，驱动件300容置腔230的内部，驱动件300的驱动轴301驱动减速器400动作，通过设置第二编码器500检测驱动轴301的转速，以实现第一编码器600和第二编码器500配合形成双编码器检测减速驱动件300的转速，提高检测的精准度。
42.进一步地，第一编码器600在容置腔230的外部，第二编码器500容置在容置腔230
的内部，一内一外两个编码器的设置，保障了安装时第一编码器600和第二编码器500不同侧布局，有利于安装的紧凑性。
43.需要说明的是，减速器400为谐波减速器400。
44.在本实施例中，第一编码器600和第二编码器500均采用非中空结构设置的编码器，且第一编码器600用于检测低转速的减速器400的输出端，第二编码器500用于检测高转速的驱动轴301的转速。
45.如图1至图7所示，关节还包括传动组件700，输出端与传动组件700驱动连接，第一编码器600的一部分安装在传动组件700上，第一编码器600通过传动组件700检测输出端的转速。
46.具体地，为避免在关节活动时，处于壳体200的容置腔230的外部区域的第一编码器600可能会阻碍关节的活动范围，因此采用传动组件700的方式增加减速器400的输出端与第一编码器600的距离。
47.进一步地，传动组件700包括转轴701，输出端与转轴701的第一端驱动连接，第一编码器600的一部分安装在转轴701的第二端上。
48.其中，通过转轴701进行动力传输，第一编码器600以通过检测转轴701的转速实现对输出端的转速进行检测，通过转轴701的设置可使第一编码器600处于不阻碍关节的位置。
49.在本实施例中，转轴701与驱动轴301平行设置，关节自旋时，减速驱动件300的输出端在驱动自旋部件会在一定角度内转动，为避免自旋部件与第一编码器600接触，将第一编码器600与朝向驱动轴301的延伸方向延伸的转轴701连接。
50.其中，转轴701朝向驱动件300放在的方向延伸。
51.如图1至图7所示，传动组件700包括第一传动件702和第二传动件703，第一传动件702设置在输出端上，第二传动件703设置在转轴701的第一端，第一传动件702与第二传动件703驱动连接。
52.具体地，减速器400的输出端驱动第一传动件702转动，第一传动件702驱动第二传动件703转动，第二传动件703驱动转轴701转动，转轴701转动以使第一编码器600读取数据。
53.进一步地，在本实施例中根据第一传动件702和第二传动件703的结构的不同，提供了两种不同的实施方式。
54.如图1至图7所示的具体实施方式中，第一传动件702包括第一齿轮，第二传动件703包括与第一齿轮啮合的第二齿轮，第一齿轮的齿径和齿数均大于第二齿轮，第一齿轮与第二齿轮件之间具有传动比，传动比大于等于1且小于等于4。
55.具体地，采用具有传动比的第一齿轮和第二齿轮，实现驱动转轴701转动，传动比大于等于1且小于等于4可避免当第一编码器600采用单圈编码器工作时超过一圈。
56.当然，第一编码器600采用多圈编码器时，对应无需担心超圈的现象。
57.在一个未图示的具体实施方式中，第一传动件702包括第一带轮，第二传动件703包括第二带轮，第一带轮通过皮带与第二带轮驱动连接，第一带轮和第二带轮之间具有传动比，传动比大于等于1且小于等于4。
58.如图1至图7所示，关节还包括支架100，壳体200的至少一部分伸入支架100的内
部，支架100还包括用于容置转轴701的通孔101，转轴701的第一端伸出至通孔101的外侧并与输出端驱动连接；第一编码器600包括信号连接的第一检测部601和第一读取部602，第一读取部602安装在支架100上，第一检测部601安装转在转轴701的第二端上。
59.具体地，支架100对壳体200和转轴701进行限位，以方便转轴701和壳体200进行安装，且壳体200具有防护的技术效果。
60.进一步地，为方便转轴701稳定的安装在支架100的通孔101处，关节还包括至少一个球轴承，转轴701通过球轴承与通孔101的内壁面连接，以通过设置球轴承实现转轴701可转动地安装在支架100上。
61.需要说明的是，关于编码器本身的应用远离并不是本技术的保护重点，依次在本技术中不对编码器的工作原理进行展开说明。
62.如图1至图7所示，减速器400具有输出轴410，输出轴410具有驱动连接的连接段411和输出段412，连接段411容置在容置腔230的内部，输出段412的一端与连接段411连接，输出段412的另一端为输出端。
63.其中，关节还包括第一安装轴承810和第二安装轴承820，第一安装轴承810设置在壳体200与连接段411之间，第二安装轴承820与第一安装轴承810沿输出轴410的轴向间隔设置，第二安装轴承820设置在壳体200与连接段411之间。
64.具体地，第一安装轴承810和第二安装轴承820均设置在壳体200与连接段411之间，以通过设置第一安装轴承810和第二安装轴承820提高与壳体200之间的接触面积，通过增加接触面积减小应力集中，避免出现在使用的过程中出现不稳定的现象出现。
65.进一步地，第一安装轴承810和第二安装轴承820沿驱动轴301的延伸方向间隔设置。
66.进一步地，第一安装轴承810和第二安装轴承820的尺寸和安装位置可根据壳体200的内部结构以及输出轴410的连接段411的结构进行适应性调整。
67.如图1至图7所示，关节还包括扭矩传感仪900，扭矩传感仪900安装在容置腔230的内部，扭矩传感仪900为具有过孔的环状结构，减速器400具有输出轴410，输出轴410贯穿过孔并与过孔的孔壁活动连接。
68.具体地，扭矩传感仪900为盘状结构，采用扭矩传感仪900用于检测输出轴410的旋转扭矩，同时盘状结构的扭矩传感仪900有利于走线，方便安装。
69.如图1至图7所示，壳体200包括可拆卸地本体210和盖板220，盖板220盖设在本体210远离减速器400的输出端的一端，盖板220和本体210围成安装空间，关节还包括固定盘1100和控制器1200，固定盘1100与在本体210的内表面连接，固定盘1100将安装空间沿输出轴410的轴向分隔为安装腔240和容置腔230；控制器1200安装在安装腔240的内部，控制器1200与驱动件300、减速器400、第二编码器500、第一编码器600、扭矩传感仪900电连接。
70.具体地，通过固定盘1100将安装空间分隔为安装腔240和容置腔230，安装腔240的内部放置电气件，以实现防护的技术效果，避免受损；并且方便拆卸盖板220后对安装腔240的内部的电气件进行维修更换，不影响容置腔230的内部的驱动件300和减速器400。
71.在本实施例中，第二编码器500包括第二检测部501和第二读取部502，第二检测部501与驱动轴301连接，第二读取部502与第二检测部501配合进行读取驱动轴301的转速，第二读取部502可以是容置在安装腔240的内部的，以方便与控制器1200连接。
72.实施例2
73.本实施例提供一种机器人，机器人包括实施例1中的关节。
74.具体地，机器人具有关节，以实现机器人的活动部分与主体之间能相对动作，即机器人至少具有可相对动作的两部分。
75.从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
76.1、第一编码器600处于壳体200的外部并与减速驱动件300的输出端连接，以检测减速驱动件300的输出端的转速，通过对处于壳体200外部区域的输出端进行检测转速，以实时监控减速驱动件300的转速，直接对输出端进行转速检测加强了检测的精准度。
77.2、将第一编码器600设置在壳体200的外部区域不占用容置腔230的空间，实现节省壳体200的内部的容置腔230的空间。
78.3、第一编码器600安装在壳体200的外部，以使第一编码器600与减速驱动件300件的连接位置不受约束，提高了第一编码器600的使用的通用性，也方便对第一编码器600进行读取和拆装。
79.显然，上述所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，可以做出其它不同形式的变化或变动，都应当属于本实用新型保护的范围。