阅读说明：本技术 一种适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元 (High-power-density integrated modular power unit suitable for bionic robot ) 是由 黄强 范徐笑 柳胜凯 黄日成 康儒 孟非 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本申请实施例公开了一种适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元。其包括电机后端盖、电机组件、二级行星减速器和保护壳。电机后端盖连接在保护壳的后端。电机组件包括电机定子、电机转子和电机转轴。电机定子设置于保护壳内。电机转轴可转动地连接在保护壳内壁上。电机转子套设在电机转轴上并伸入电机定子内。二级行星减速器的一端伸入容纳腔内并与电机转轴相连接,另一端连接在保护壳上。本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：电机和减速器一体化设计,使得整体结构比较紧凑,加强了耐冲击度,大大提高了机器人的动作灵敏度和跑跳能力,同时也可以增强机器人的环境适应能力和复杂环境作业能力。(The embodiment of the application discloses a high-power-density integrated modular power unit suitable for a bionic robot. The motor rear end cover is connected with the motor assembly through a connecting rod. The rear end cover of the motor is connected to the rear end of the protective shell. The motor assembly comprises a motor stator, a motor rotor and a motor rotating shaft. The motor stator is arranged in the protective shell. The motor rotating shaft is rotatably connected to the inner wall of the protective shell. The motor rotor is sleeved on the motor rotating shaft and extends into the motor stator. One end of the secondary planetary reducer extends into the accommodating cavity and is connected with the motor rotating shaft, and the other end of the secondary planetary reducer is connected to the protective shell. The beneficial effects that may be brought by the embodiments of the present application include, but are not limited to: the motor and the reducer are integrally designed, so that the whole structure is compact, the impact resistance is enhanced, the action sensitivity and the running and jumping capacity of the robot are greatly improved, and meanwhile, the environment adaptability and the complex environment operation capacity of the robot can be enhanced.)

一种适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元

技术领域

本申请涉及仿生机器人驱动装置相关技术领域，具体地说是涉及一种适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元。

背景技术

驱动装置主要用于机器人机构的运动部件，根据机器人类型或者所实现需求功能不同，需要选用不同的驱动装置。在实际技术领域，常用的驱动装置包含电机和减速器。但现有的二级行星减速器虽然具有结构简单、体积小、重量轻、使用可靠等优势，但是动态响应比较慢，耐冲击强度低，无法适用于机器人在复杂环境下的及时响应。在现有的技术装置中，要求机器人的动态性能好、低减速比并且扭矩大等特性的驱动装置在国内外市场上是不存在的。因此急需研究一种关节驱动装置将上述的特性都包含在内。

发明内容

针对现有技术之不足，本申请提供了一种适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元。所述适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元可以包括电机后端盖、电机组件、二级行星减速器和保护壳。

所述电机后端盖连接在所述保护壳的后端。所述电机组件可以包括电机定子、电机转子和电机转轴。所述电机定子设置于保护壳内靠近所述电机后端盖的一端。所述电机转轴可转动地连接在所述保护壳内壁上。所述电机转子套设在所述电机转轴上并伸入所述电机定子内。并且，在所述电机转轴内形成有容纳腔。所述二级行星减速器设置于所述保护壳内。并且所述二级行星减速器的一端伸入所述容纳腔内并与所述电机转轴相连接，另一端连接在所述保护壳上。

本申请的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元将高功率密度、低减速比大力矩的电机以及减速器进行一体化的设计，使得整体结构比较紧凑，不仅加强了一体化关节的耐冲击度，还大大提高了机器人的动作灵敏度，将此动力单元安装在机器人上，可以大大提高其的跑跳能力，同时也可以增强机器人的环境适应能力和复杂环境作业能力。

根据本申请的一些优选的实施方式，所述二级行星减速器可以包括齿圈、第一太阳轮、第一行星支架、第一行星轮、第二行星支架、第二星轮和第二太阳轮。所述齿圈的一端伸入所述容纳腔内，另一端可转动地连接在所述保护壳远离所述电机后端盖一端的内壁上。所述第一太阳轮设置于所述齿圈内。所述第一太阳轮通过第一太阳轮转轴与所述电机转轴相连接。所述第一行星支架通过第一轴承可转动地连接在所述齿圈内壁上。多个所述第一行星轮设置于所述第一行星支架上。并且所述第一太阳轮通过多个所述第一行星轮与所述齿圈传动连接。所述第二行星支架与所述第一轴承相邻的一端通过第二轴承可转动地连接在所述齿圈内壁上。多个所述第二星轮设置于所述第二行星支架上。所述第二太阳轮通过多个所述第二星轮与所述齿圈传动连接。

通过采用上述空间布局方式不仅充分利用了电机外壳的空间，大大提高了电机和减速器的功率密度，实现了采用该动力单元的一体化关节的高度集成，并且间接提高了关节的耐冲击强度。

根据本申请的一些优选的实施方式，在所述第一轴承与所述第二轴承之间设置有隔离挡圈。

通过在所述第一轴承与所述第二轴承之间设置隔离挡圈，将空间进行节省，进而增强了动力单元内部的集成度。

根据本申请的一些优选的实施方式，所述齿圈通过第三轴承可转动地连接在所述保护壳远离所述电机后端盖一端的内壁上，从而使得所述二级行星减速器可转动地连接在所述保护壳上。

根据本申请的一些优选的实施方式，在所述电机转轴上设置有连接孔。第一太阳轮转轴与所述连接孔内以过盈配合的方式相连接，使得所述第一太阳轮通过所述第一太阳轮转轴与所述电机转轴相连接。

根据本申请的一些优选的实施方式，所述第一行星支架与所述第一太阳轮之间通过胶装固定连接。

根据本申请的一些优选的实施方式，多个所述第一行星轮通过第一销轴设置于所述第一行星支架上。多个所述第二星轮通过第二销轴设置于所述第二行星支架上。

根据本申请的一些优选的实施方式，在所述电机后端盖上设置有传感器支架和反馈传感器模块。

根据本申请的一些优选的实施方式，所述电机转轴通过第四轴承可转动地连接在所述保护壳内壁上。

根据本申请的一些优选的实施方式，所述电机后端盖通过第一连接件连接在所述保护壳的后端。所述第一连接件为螺栓或螺钉。

与现有技术相比，本申请的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元具有如下有益效果：

本申请的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元将高功率密度、低减速比大力矩的电机以及减速器进行一体化的设计，使得整体结构比较紧凑，不仅加强了一体化关节的耐冲击度，还大大提高了机器人的动作灵敏度，将此动力单元安装在机器人上，可以大大提高其的跑跳能力，同时也可以增强机器人的环境适应能力和复杂环境作业能力。

本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的检查或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

在此所述的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的限定。在各图中，相同标号表示相同部件。其中，

图1是根据本申请的一些实施例所示的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元的结构示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元的结构部件拆解示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元中二级行星减速器的结构示意图。

附图标记列表

1-电机后端盖

2-电机组件

21-电机定子

22-电机转子

23-电机转轴

231-容纳腔

232-连接孔

3-第一连接件

4-二级行星减速器

41-齿圈

42-第一太阳轮

421-第一太阳轮转轴

43-第一轴承

44-第一行星轮

45-第二行星支架

46-第二轴承

47-第二星轮

48-第二太阳轮

49-隔离挡圈

410-第三轴承

411-第一销轴

412-第二销轴

413-第一行星支架

5-保护壳

61-传感器支架

62-反馈传感器模块

7-第四轴承

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本申请及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本申请中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本申请实施例公开了一种适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元。

如图1、图2所示，该适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元可以包括电机后端盖1、电机组件2、二级行星减速器4和保护壳5。

电机后端盖1连接在保护壳5的后端。示例性的，电机后端盖1可以通过第一连接件3连接在保护壳5的后端。具体的，第一连接件3可以采用螺栓或螺钉。

电机组件2可以包括电机定子21、电机转子22和电机转轴23。

电机定子21设置于保护壳5内靠近电机后端盖1的一端。电机转轴23可转动地连接在保护壳5内壁上。示例性的，电机转轴23可以通过第四轴承7可转动地连接在保护壳5内壁上。

电机转子22套设在电机转轴23上并伸入电机定子21内。并且，在电机转轴23内形成有容纳腔231。

二级行星减速器4设置于保护壳5内。并且，二级行星减速器4的一端伸入容纳腔231内并与电机转轴23相连接，另一端连接在保护壳5上。

在一些实施例中，如图3所示，二级行星减速器4可以包括齿圈41、第一太阳轮42、第一行星支架413、第一行星轮44、第二行星支架45、第二星轮47和第二太阳轮48。

齿圈41的一端伸入容纳腔231内，以节省空间，使结构紧凑。齿圈41的另一端可转动地连接在保护壳5远离电机后端盖1一端的内壁上。示例性的，齿圈41的另一端可以通过第三轴承410可转动地连接在保护壳5远离电机后端盖1一端的内壁上，从而使得二级行星减速器4可转动地连接在保护壳5上。

第一太阳轮42设置于齿圈41内。第一太阳轮42通过第一太阳轮转轴421与电机转轴23相连接。示例性的，在电机转轴23上设置有连接孔232。第一太阳轮转轴421与连接孔232内以过盈配合的方式相连接，使得第一太阳轮42通过第一太阳轮转轴421与电机转轴23相连接。

第一行星支架413通过第一轴承43可转动地连接在齿圈41内壁上。

多个第一行星轮44设置于第一行星支架413上。具体的，多个第一行星轮44可以通过第一销轴411设置于第一行星支架413上。

进一步的，第一行星支架413与第一太阳轮41之间通过胶装固定连接。

第一太阳轮42通过多个第一行星轮44与齿圈41传动连接。

第二行星支架45与第一轴承43相邻的一端通过第二轴承46可转动地连接在齿圈41内壁上。

多个第二星轮47设置于第二行星支架45上。具体的，多个第二星轮47可以通过第二销轴412设置于第二行星支架45上。

第二太阳轮48通过多个第二星轮47与齿圈41传动连接。

通过采用上述空间布局方式不仅充分利用了电机外壳的空间，大大提高了电机和减速器的功率密度，实现了采用该动力单元的一体化关节的高度集成，并且间接提高了关节的耐冲击强度。

进一步的，还可以在第一轴承43与第二轴承46之间设置有隔离挡圈49。通过在第一轴承43与第二轴承46之间设置隔离挡圈49，将空间进行节省，进而增强了动力单元内部的集成度。

进一步的，还可以在电机后端盖1上设置有传感器支架61和反馈传感器模块62。

组装时，二级行星减速器4中的第一太阳轮42与电机组件2中的电机转轴23进行过盈配合固定；然后将电机定子21、电机转子22和电机转轴23组装在一起；接着将组装好的二级行星减速器4、电机组件2和保护壳5进行固定；最后安装电机后端盖1。

上述实施例的适用于仿生机器人的高功率密度集成模块化动力单元将高功率密度、低减速比大力矩的电机以及减速器进行一体化的设计，使得整体结构比较紧凑，不仅加强了一体化关节的耐冲击度，还大大提高了机器人的动作灵敏度，将此动力单元安装在机器人上，可以大大提高其的跑跳能力，同时也可以增强机器人的环境适应能力和复杂环境作业能力。

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：

1.采用本申请实施例的动力单元可以根据机器人各关节部位的力矩转速器需要，结合上下连接整体结构布局，进行一体化设计，使一体化关节电机、减速器等内部的结构相当紧凑；且重量轻，硬度强，不仅能够起到有效支撑作用，还大大降低了机器人本身的重量。因此，特别适合应用于仿人机器人系统，其低减速比、大力矩的电机和减速器一体化的设计可以大大的提高机器人的动作灵敏度。

2.一级二级行星齿圈采用一体化加工方式，保证两个齿圈的同轴度，同时能够缩减轴向尺寸。

3.一级行星架采用单轴承支撑，该结构形式能够保证一级行星架和二级太阳轮同时浮动，以保证整个传动系统能够均载。

4.行星架的两个轴承位与销轴可以采用一次装夹一次加工完成的加工方式，充分保证行星销轴孔的位置精度。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。