CN116117857A - 机器人关节模组 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机器人关节模组，包括：壳体组件，所述壳体组件设有多个散热口；驱动电机，所述驱动电机设置在所述壳体组件上；散热组件，所述散热组件位于所述壳体组件内，所述驱动电机的输出端套接于所述散热组件的外侧，所述驱动电机驱动所述散热组件旋转产生风力；传动轴套，所述散热组件套接于所述传动轴套的外侧；谐波减速组件，所述传动轴套一端与所述谐波减速组件的输入端传动连接；驱动轴，所述谐波减速组件的输出端与所述驱动轴连接。电机与谐波减速组件间通过传动轴套传动连接，经谐波减速组件转换后降低转速提高输出转矩，并通过设置散热组件，散热组件在驱动电机的驱动下旋转产生风力，驱使热量从散热口快速散去。

Description

机器人关节模组

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及一种机器人关节模组。

背景技术

随着工业自动化技术的快速发展，机器人作为一种重要的工业自动化设备应用越来越广泛。而随着机器人的大量使用，其动力关节的散热问题也引起了重视。机器人的动力关节主要包括电机、减速器和关节构件，电机及减速器安装在中空的关节构件内，动力关节由电机通电旋转提供动力源，电机与减速器间通过传动轴连接传动，经减速器转换后降低转速从而提高输出转矩，电机和减速器为动力关节的主要产热区，产生的热量需经过关节构件向动力关节外传递散热。动力关节的过热直接影响机器人使用质量及使用周期，随着机器人对持续大力矩、高爆发力、高过载能力的动力关节需求不断提高，动力关节的载荷将越来越大，解决动力关节的散热问题变得越发迫切。

现有动力关节多采用无散热结构的关节构件，其基本是依靠自身金属材料的热量传导来进行散热，散热效果一般，仅可适用于要求不高的一般性应用工况，无法应对持续大力矩输出或高爆发过载等工况需要。另外，现有部分动力关节通过增加散热风扇组件或采用液体冷却方式以处理动力关节的散热问题，其中液体冷却方式一般是在动力关节中加装液流通道，通过液体的循环流动以带走动力关节的热量，此方式需要将液流通道连接至外部的液冷装置以实现液体的循环流动，这种液体冷却方式散热效率优于无散热结构关节，但往往需要较大的外部散热循环装置，会导致动力关节体积较大且不利于安装，难以满足需求机器人紧凑、精密且快速运动的结构特性。

发明内容

基于此，有必要提供一种机器人关节模组，通过设置高度集成的散热组件，提高机器人关节模组的散热能力，此外散热组件结构精细，能满足机器人轻质化、紧凑化的要求。

一种机器人关节模组，包括：壳体组件，所述壳体组件设有安装腔，所述壳体组件设有多个散热口，多个散热口与所述安装腔连通；驱动电机，所述驱动电机设置在所述壳体组件上；散热组件，所述散热组件位于所述壳体组件内，所述驱动电机的输出端套接于所述散热组件的外侧，所述散热组件与所述散热口连通，所述驱动电机驱动所述散热组件旋转产生风力；传动轴套，所述散热组件套接于所述传动轴套的外侧；谐波减速组件，所述谐波减速组件设置在所述壳体组件上，所述传动轴套一端与所述谐波减速组件的输入端传动连接；驱动轴，所述谐波减速组件的输出端与所述驱动轴连接。

本申请公开了一种机器人关节模组，由驱动电机通电旋转提供动力源，电机与谐波减速组件间通过传动轴套传动连接，经谐波减速组件转换后降低转速从而提高输出转矩；通过在关节模组内置高度集成的散热组件，散热组件在驱动电机的驱动下旋转产生风力，从而带动四周空气流动，驱使关节模组工作产生的热量从壳体组件设置的多个散热口快速散去，由此加强了电机、减速器与关节构件之间的散热能力，降低了电机峰值状态下的暂态温升，提高了电机的承载能力，保证了关节模组的稳定性，并且该关节模组无需加装其它的散热装置，因此在满足散热需求的前提下也缩减了关节模块的体积，满足机器人轻质化、紧凑化要求的同时，也降低了生产成本。

在其中一个实施例中，所述壳体组件包括第一壳体、盖板组件和支撑壳体，所述第一壳体、所述盖板组件和所述支撑壳体依次连接，所述第一壳体、所述盖板组件和所述支撑壳体围合形成所述安装腔，所述第一壳体与所述盖板组件之间形成多个所述散热口，所述第一壳体与支撑壳体之间形成多个所述散热口。通过设置盖板组件、第一壳体和支撑壳体依次连接形成安装腔，可方便机器人关节模组的各部件的安装连接，同时第一壳体分别与盖板组件和支撑壳体形成了多个散热口，使得机器人关节模组内的热量更容易被外界空气带走。此外通过盖板组件的设置，当编码器组件等出现故障时，维修人员无须拆除支撑壳体，可以通过打开盖板组件，对编码器组件等直接进行维修，便于机器人关节模组的维修保养。

在其中一个实施例中，所述第一壳体设有第一安装腔，所述第一壳体包括第一壳体本体、第一连接部和第二连接部，所述第一连接部和所述第二连接部的数量为多个，多个所述第二连接部间隔设置在所述第一壳体本体的一端上且分别与所述盖板组件连接，多个所述第二连接部之间间隔形成多个所述散热口，多个所述第一连接部间隔设置在所述第一壳体本体的另一端上且分别与所述支撑壳体连接，多个所述第一连接部间隔形成多个所述散热口。第一壳体设计为环状镂空壳件，通过在第一壳体本体的两侧分别间隔设置多个第一连接部和第二连接部，一方面实现了与支撑壳体和盖板组件的连接，另一方面还可形成多个散热口，使得关节模组部件能与外部低温空气充分接触，方便热量散发，提高设备的散热效果，此外还节约了壳件材料，使得关节模组更加轻便。

在其中一个实施例中，所述驱动电机设置在所述第一壳体上，所述散热组件包括第一散热件，所述第一散热件包括第一散热本体和多个第一叶片，所述驱动电机的输出端套接于所述第一散热本体一端的周壁上，多个所述第一叶片间隔设置在所述第一散热本体另一端的周壁上，所述第一叶片与多个所述散热口相对设置。第一散热件由第一壳体本体和多个第一叶片组成，多个第一叶片间隔分布在第一壳体本体的侧壁上，当驱动电机工作时，将带动第一散热件高速旋转从而产生风源，加快四周空气流动，使得关节模组的热量快速散出。

在其中一个实施例中，所述第一散热本体设有散热槽，所述散热槽与所述第一散热本体的周壁相邻设置，所述散热槽与所述散热口连通。通过散热槽的设置，使得第一散热本体的周壁增大与空气的接触面积，从而当驱动电机产生的热量经第一散热本体的周壁传导至第一散热件时，空气能更快带走热量，提高第一散热本体的散热能力。

在其中一个实施例中，所述第一散热件设有第一避让孔，所述传动轴套部分插设在所述第一散热件中，所述第一散热本体的侧壁上设有第一螺纹孔，所述传动轴套的侧壁设有与所述第一螺纹孔通孔相适配的第二螺纹孔。通过分别在第一散热本体和传动轴套的侧壁设置相适配的螺孔，当传动轴套插设在第一散热本体时通过螺纹连接固定第一散热件和传动轴套，使得驱动电机工作时，第一散热件能够带动传动轴套同步转动。

在其中一个实施例中，所述第一散热本体和多个所述第一叶片一体成型。第一散热本体与多个第一叶片采用一体成型的结构，无需独立加工再次组装，使得生产更加简单，提高生产效率，此外，通过上述结果，第一散热件在高速转动时将更加稳定。

在其中一个实施例中，所述散热组件还包括第二散热件，所述第二散热件包括第二散热本体和多个第二叶片，所述第二散热本体与所述第一散热本体同轴且位于所述第一散热本体远离所述第一叶片的一侧，多个所述第二叶片间隔设置在所述第二散热本体的周壁上，所述第二叶片与多个所述散热口相对设置。通过在第一散热件上设置第二散热件，第二散热件由第二散热本体和多个第二叶片组成，多个第二叶片间隔分布在第二散热本体的侧壁上，当驱动电机工作时，第一散热件将带动第二散热件高速旋转产生风源，通过在驱动电机的两侧分别设置第一散热件和第二散热件，第二散热件与驱动板相邻设置，使得关节模组内的空气充分快速流动，通过气流对关节模组进行冷却。

在其中一个实施例中，所述第二散热件还包括凸台，所述凸台设置在所述第二散热本体上，所述第一散热本体远离所述第一叶片的一侧设有与所述凸台相适配的第一安装槽。通过在第一散热本体上设置第一安装槽，可使第二散热本体通过凸台适配安装在第一散热件上，当第一散热件转动时，带动第二散热件同步稳定转动旋转产生风源，此外通过凸台和第一安装槽的配合，有利于缩减机器人关节模组的整体长度。

在其中一个实施例中，所述支撑壳体包括第二壳体和第三端盖，所述第二壳体设置在所述第一壳体上，所述第三端盖设置在所述第二壳体上，所述第三端盖位于所述第二壳体远离所述第一壳体的一侧，所述谐波减速组件设置在所述第二壳体上。通过第二壳体和第三端盖的设置，使得谐波减速组件等组件固定，可使谐波减速组件能与传动轴套和驱动轴稳定传动，从而保证了关节模组工作的稳定性。

在其中一个实施例中，所述第二壳体包括第二壳体本体和隔板，第二壳体本体的一端与所述第一壳体连接，所述隔板设置在所述第二壳体本体上且位于靠近所述第一壳体的一侧，所述隔板与所述第二壳体本体围合形成第二安装腔，所述谐波减速组件位于所述第二安装腔内。第二壳体通过第二壳体本体与第一连接部连接固定，通过第二壳体本体与隔板围合形成第二安装腔对谐波减速组件进行定位限位，使得谐波减速组件不易松脱，稳定工作。

在其中一个实施例中，还包括永磁刹车件，所述隔板靠近所述散热组件的一侧设有第二安装槽，所述第二安装槽与所述永磁刹车件相适配，所述永磁刹车件套接于所述散热组件外侧。通过设置永磁刹车件可实现快速制动，使驱动电机停止工作，通过在隔板上设置第二安装槽将永磁刹车件的装配位置前置，并使永磁刹车件与减速谐波减速组件一体化模块设计，可避免永磁刹车件对磁编码器的电磁干扰，而且结构更加紧凑，有效缩减机器人关节模组的整体长度，便于机器人关节模组的安装，使得机器人关节模组结构紧凑。

在其中一个实施例中，所述第一散热件还包括制动部，所述制动部设置在所述第一散热本体远离所述电机编码器的一侧，所述制动部的外径小于所述第一散热本体的外径，所述永磁刹车件设有第一通孔，所述制动部插设在所述第一通孔中，所述刹车片的所述第一通孔的孔壁与所述制动部的侧壁可分离或相抵。通过设置制动部，当有电流经过永磁制动器磁性线圈时，永磁力吸合刹车片，使得刹车片与制动部分离，这时驱动电机带着第一散热组件正常转动，从而带动驱动轴正常工作。当堵截永磁刹车件的电流时，永磁力消失，刹车片与制动部紧贴，制动部与刹车片之间产生冲突力矩，对第一散热组件快速制动，从而使得驱动轴停止工作。此外，制动部将永磁刹车件与电机编码器远离设置，可避免永磁刹车件对磁编码器的电磁干扰，同时制动部的外径小于第一散热本体的外径，使得永磁刹车件可套设于制动部的外侧，令制动部和永磁刹车件处于同一水平面，充分利用横向空间，可缩减机器人关节模组的径向长度。

在其中一个实施例中，还包括电机驱动板，所述盖板组件包括第一端盖和第二端盖，所述第二端盖设置在所述第一端盖上，所述第一端盖为环状，所述第一端盖设置在所述第一壳体远离所述支撑壳体的一端上，所述第一端盖与所述第二端盖围合形成与所述电机驱动板相适配的安装部，所述电机驱动板与所述第二端盖分别设有第三避让孔和第四避让孔，所述驱动轴与所述第三避让孔和所述第四避让孔相对设置。通过第一端盖和第二端盖的设置，可将电机驱动板固定在第一壳体上，并实现电机驱动板外置，以方便对电机驱动板进行安装、更换和维修，此外，电机驱动板和第二端盖均设有驱动板，以避免妨碍驱动轴转动。

在其中一个实施例中，还包括编码器组件，所述编码器组件设置在所述驱动轴和所述散热组件上，所述编码器组件包括电机编码器和减速机编码器，所述电机编码器的部分与所述散热组件的一端连接，所述减速机编码器的部分与所述驱动轴的一端连接。电机编码器用于检测第一散热件转动状态，减速机编码器用于检测驱动轴转动状态。驱动电机带动第一散热件转动，因此，可以通过检测第一散热件的转动来判断驱动电机输出端的转动状态。驱动轴与谐波减速组件传动连接，通过检测驱动轴的转动来判断谐波减速组件输出端的转动状态。相对于单个绝对值编码器，双编码器的设置，可在电机开始启动时即能获取电机输出轴的零点位置，无需担心编码器因电池没电而丢失零点，从而可节省编码器外接电池的空间，减少关节模组的占用空间；而相对于单个增量式编码器，双编码器的设置可在电机开始启动时即能获取电机输出端的零点位置，无需外接零点开关，省去开关伺服系统找零点的动作步骤。

在其中一个实施例中，所述电机编码PCB和减速机编码PCB集成于电机驱动板。通过将电机编码PCB和减速机编码PCB集成于电机驱动板，电机驱动板通过获取电机编码器和减速机编码器采集到的电信号进而控制电机运作，此外通过将电机编码PCB和减速机编码PCB集成在电机驱动板上，集成度高，更方便组装。

在其中一个实施例中，所述谐波减速组件包括波发生器、柔轮和刚轮，所述传动轴套的一端插设于所述波发生器内，所述柔轮套设于所述波发生器上，所述柔轮的外侧壁具有外齿圈，所述刚轮与所述壳体组件连接，所述刚轮套设于所述柔轮上，所述刚轮的内侧壁具有内齿圈，所述外齿圈与所述内齿圈相啮合，所述柔轮与所述驱动轴连接，所述驱动轴与所述柔轮同步旋转。谐波减速器是由固定的刚轮、柔轮和使柔轮发生径向变形的波发生器三大主要构件组成。刚轮具有内齿轮，柔轮是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，通过内齿轮和外齿轮的啮合来传递动力，在无波发生器作用下，刚轮和柔轮的各齿间隙均匀，此时是无减速动力传递，在波发生器作用下，装在柔轮内的波发生器使柔轮发生径向变形而成为椭圆形，这时，在椭圆的长轴上，齿沿整个工作高度啮合，而在短轴上，齿顶之间形成了径向间隙，在发生器的旋转过程中，柔轮的形状始终接近于椭圆形，实现减速传递。谐波减速器具有承载能力高、传动比大、体积小、传动平稳且传动精度高的优点，其被广泛应用于电子、航空航天、机器人等行业。

在其中一个实施例中，所述刚轮开设有第三螺纹孔，所述隔板靠近所述谐波减速组件的一侧设有与所述第三螺纹孔相适配的第四螺纹孔。隔板与刚轮通过采用螺纹连接方式使得谐波减速组件固定在第二壳体上。

在其中一个实施例中，所述谐波减速组件还包括输出轴承，所述第二壳体本体远离所述隔板的一侧设有第二避让孔，所述第二避让孔处设有所述输出轴承，所述输出轴承套接于所述驱动轴的外侧，所述第三端盖与第二壳体本体围合形成与所述输出轴承相适配的卡槽。通过在第二壳体组件上设置输出轴承，输出轴承与驱动轴的连接套传动连接，使得通过输出轴承可承担驱动轴的径向载荷，使整体的结构更加稳固。可选地，输出轴承为薄壁轴承，薄壁轴承具有紧凑节省空间和高载荷承载能力。

在其中一个实施例中，所述驱动轴包括轴管和连接套，所述轴管沿轴线方向设有线孔，所述连接套设置在所述驱动轴靠近所述谐波减速组件的一端上，所述连接套与所述谐波减速组件的输出端传动连接。驱动电机通过散热组件驱动传动轴套转动，再通过传动轴套传动至谐波减速组件，由谐波减速组件进行谐波减速后再进行传动至连接套，从而提高输出转矩。驱动轴沿轴线方向设有线孔，驱动电机中的线路穿过线孔与外部连接。在驱动轴转动过程中，壳体组件保持固定，而线路由于穿过线孔与外部连接，也不会跟随驱动轴转动，可防止线路因转动缠绕在一起。

在其中一个实施例中，还包括轴承组件，所述轴承组件的一侧与所述传动轴套连接，所述轴承组件的另一侧与所述壳体组件和/或所述驱动轴连接。通过轴承组件的设置为驱动轴提供支撑点，当连接套承受倾覆力矩时，轴承组件将直接或间接地对驱动轴产生相对的径向作用力，以连接套的力平衡和力矩平衡。

在其中一个实施例中，所述轴承组件包括第一轴承，所述第二壳体组件还设有第五避让孔，所述第五避让孔处设有所述第一轴承，所述第一轴承套接于所述传动轴套的外侧。通过在第二壳体组件上设置第一轴承，第一轴承与传动轴套传动连接，使得通过第一轴承可承担驱动轴的径向载荷，使整体的结构更加稳固。

在其中一个实施例中，所述轴承组件包括第二轴承，所述传动轴套还设有第六避让孔，所述第六避让孔处设有所述第二轴承，所述第二轴承套接于所述驱动轴的外侧。通过在传动轴套上设置第二轴承，第二轴承与驱动轴传动连接，使得通过第二轴承可承担驱动轴的径向载荷，使整体的结构更加稳固。

附图说明

图1为一实施方式的机器人关节模组的立体图；

图2为一实施例的机器人关节模组的爆炸图；

图3为一实施例的机器人关节模组的剖面图；

图4为一实施例的壳体组件的爆炸图；

图5为一实施例的散热组件的爆炸图；

图6为一实施例的散热组件的立体图；

图7为一实施例的谐波减速组件的爆炸图；

图8为一实施例的永磁刹车件的立体图。

其中，附图标记与部件名称之间的对应关系为：

1壳体组件，11第一壳体，111第一壳体本体，112第一连接部，113第二连接部，12盖板组件，121第一端盖，122第二端盖，13支撑壳体，131第二壳体，1311第二壳体本体，1312隔板，132第三端盖；

2驱动电机；

3散热组件，301散热槽，302第一安装槽，303第一螺纹孔，31第一散热件，311第一散热本体，312第一叶片，313制动部，32第二散热件，321第二散热本体，322第二叶片，323凸台；

4传动轴套，401第二螺纹孔；

5谐波减速组件，51波发生器，52钢轮，53柔轮，54输出轴承；

6驱动轴，61轴管，62连接套；

7编码器组件，71电机编码器，72减速机编码器；

8永磁刹车件；

9电机驱动板；

10轴承组件，101第一轴承，102第二轴承。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

下面参照附图描述本发明一些实施例所述机器人关节模组。

如图1至图3所示，本实施例公开了一种机器人关节模组，包括：壳体组件1，壳体组件1设有安装腔，壳体组件1设有多个散热口，多个散热口与安装腔连通；驱动电机2，驱动电机2设置在壳体组件1上；散热组件3，散热组件3位于壳体组件1内，驱动电机2的输出端套接于散热组件3的外侧，散热组件3与散热口连通，驱动电机2驱动散热组件3旋转产生风力；传动轴套4，散热组件3套接于传动轴套4的外侧；谐波减速组件5，谐波减速组件5设置在壳体组件1上，传动轴套4一端与谐波减速组件5的输入端传动连接；驱动轴6，谐波减速组件5的输出端与驱动轴6连接。

本申请公开了一种机器人关节模组，由驱动电机2通电旋转提供动力源，电机与谐波减速组件5间通过传动轴套4传动连接，经谐波减速组件5转换后降低转速从而提高输出转矩；通过在关节模组内置高度集成的散热组件3，散热组件3在驱动电机2的驱动下旋转产生风力，从而带动四周空气流动，驱使关节模组工作产生的热量从壳体组件1设置的多个散热口快速散去，由此加强了电机、减速器与关节构件之间的散热能力，降低了电机峰值状态下的暂态温升，提高了电机的承载能力，保证了关节模组的稳定性，并且该关节模组无需加装其它的散热装置，因此在满足散热需求的前提下也缩减了关节模块的体积，满足机器人轻质化、紧凑化要求的同时，也降低了生产成本。

如图2至图4所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：壳体组件1包括第一壳体11、盖板组件12和支撑壳体13，第一壳体11、盖板组件12和支撑壳体13依次连接，第一壳体11、盖板组件12和支撑壳体13围合形成安装腔，第一壳体与盖板组件12之间形成多个散热口，第一壳体与支撑壳体13之间形成多个散热口。通过设置盖板组件12、第一壳体11和支撑壳体13依次连接形成安装腔，可方便机器人关节模组的各部件的安装连接，同时第一壳体11分别与盖板组件12和支撑壳体13形成了多个散热口，使得机器人关节模组内的热量更容易被外界空气带走。此外通过盖板组件12的设置，当编码器组件7等出现故障时，维修人员无须拆除支撑壳体13，可以通过打开盖板组件12，对编码器组件7等直接进行维修，便于机器人关节模组的维修保养。

如图4所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第一壳体11设有第一安装腔，第一壳体11包括第一壳体本体111、第一连接部112和第二连接部113，第一连接部112和第二连接部113的数量为多个，多个第二连接部113间隔设置在第一壳体本体111的一端上且分别与盖板组件12连接，多个第二连接部113之间间隔形成多个散热口，多个第一连接部112间隔设置在第一壳体本体111的另一端上且分别与支撑壳体13连接，多个第一连接部112间隔形成多个散热口。第一壳体11设计为环状镂空壳件，通过在第一壳体本体111的两侧分别间隔设置多个第一连接部112和第二连接部113，一方面实现了与支撑壳体13和盖板组件12的连接，另一方面还可形成多个散热口，使得关节模组部件能与外部低温空气充分接触，方便热量散发，提高设备的散热效果，此外还节约了壳件材料，使得关节模组更加轻便。

如图3和图5所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：驱动电机2设置在第一壳体11上，散热组件3包括第一散热件31，第一散热件31包括第一散热本体311和多个第一叶片312，驱动电机2的输出端套接于第一散热本体311一端的周壁上，多个第一叶片312间隔设置在第一散热本体311另一端的周壁上，第一叶片312与多个散热口相对设置。第一散热件31由第一壳体本体111和多个第一叶片312组成，多个第一叶片312间隔分布在第一壳体本体111的侧壁上，当驱动电机2工作时，将带动第一散热件31高速旋转从而产生风源，加快四周空气流动，使得关节模组的热量快速散出。

如图3和图5所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第一散热本体311设有散热槽301，散热槽301与第一散热本体311的周壁相邻设置，散热槽301与散热口连通。通过散热槽301的设置，使得第一散热本体311的周壁增大与空气的接触面积，从而当驱动电机2产生的热量经第一散热本体311的周壁传导至第一散热件31时，空气能更快带走热量，提高第一散热本体311的散热能力。

如图2和图6所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第一散热件31设有第一避让孔，传动轴套4部分插设在第一散热件31中，第一散热本体311的侧壁上设有第一螺纹孔303，传动轴套4的侧壁设有与第一螺纹孔303通孔相适配的第二螺纹孔401。通过分别在第一散热本体311和传动轴套4的侧壁设置相适配的螺孔，当传动轴套4插设在第一散热本体311时通过螺纹连接固定第一散热件31和传动轴套4，使得驱动电机2工作时，第一散热件31能够带动传动轴套4同步转动。

除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第一散热本体311和多个第一叶片312一体成型。第一散热本体311与多个第一叶片312采用一体成型的结构，无需独立加工再次组装，使得生产更加简单，提高生产效率，此外，通过上述结果，第一散热件31在高速转动时将更加稳定。

如图3和图5所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：散热组件3还包括第二散热件32，第二散热件32包括第二散热本体321和多个第二叶片322，第二散热本体321与第一散热本体311同轴且位于第一散热本体311远离第一叶片312的一侧，多个第二叶片322间隔设置在第二散热本体321的周壁上，第二叶片322与多个散热口相对设置。通过在第一散热件31上设置第二散热件32，第二散热件32由第二散热本体321和多个第二叶片322组成，多个第二叶片322间隔分布在第二散热本体321的侧壁上，当驱动电机2工作时，第一散热件31将带动第二散热件32高速旋转产生风源，通过在驱动电机2的两侧分别设置第一散热件31和第二散热件32，第二散热件32与驱动板相邻设置，使得关节模组内的空气充分快速流动，通过气流对关节模组进行冷却。

如图3和图5所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第二散热件32还包括凸台323，凸台323设置在第二散热本体321上，第一散热本体311远离第一叶片312的一侧设有与凸台323相适配的第一安装槽302。通过在第一散热本体311上设置第一安装槽302，可使第二散热本体321通过凸台323适配安装在第一散热件31上，当第一散热件31转动时，带动第二散热件32同步稳定转动旋转产生风源，此外通过凸台323和第一安装槽302的配合，有利于缩减机器人关节模组的整体长度。

如图3和图4所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：支撑壳体13包括第二壳体131和第三端盖132，第二壳体131设置在第一壳体11上，第三端盖132设置在第二壳体131上，第三端盖132位于第二壳体131远离第一壳体11的一侧，谐波减速组件5设置在第二壳体131上。通过第二壳体131和第三端盖132的设置，使得谐波减速组件5等组件固定，可使谐波减速组件5能与传动轴套4和驱动轴6稳定传动，从而保证了关节模组工作的稳定性。

如图4所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第二壳体131包括第二壳体本体1311和隔板1312，第二壳体本体1311的一端与第一壳体11连接，隔板1312设置在第二壳体本体1311上且位于靠近第一壳体11的一侧，隔板1312与第二壳体本体1311围合形成第二安装腔，谐波减速组件5位于第二安装腔内。第二壳体131通过第二壳体本体1311与第一连接部112连接固定，通过第二壳体本体1311与隔板1312围合形成第二安装腔对谐波减速组件5进行定位限位，使得谐波减速组件5不易松脱，稳定工作。

如图1至图3所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：还包括永磁刹车件8，隔板1312靠近散热组件3的一侧设有第二安装槽，第二安装槽与永磁刹车件8相适配，永磁刹车件8套接于散热组件3外侧。通过设置永磁刹车件8可实现快速制动，使驱动电机2停止工作，通过在隔板1312上设置第二安装槽将永磁刹车件8的装配位置前置，并使永磁刹车件8与减速谐波减速组件5一体化模块设计，可避免永磁刹车件8对磁编码器的电磁干扰，而且结构更加紧凑，有效缩减机器人关节模组的整体长度，便于机器人关节模组的安装，使得机器人关节模组结构紧凑。

如图3、图5和图8所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：第一散热件31还包括制动部313，制动部313设置在第一散热本体311远离电机编码器71的一侧，制动部313的外径小于第一散热本体311的外径，永磁刹车件8设有第一通孔，制动部313插设在第一通孔中，刹车片的第一通孔的孔壁与制动部313的侧壁可分离或相抵。通过设置制动部313，当有电流经过永磁制动器磁性线圈时，永磁力吸合刹车片，使得刹车片与制动部313分离，这时驱动电机2带着第一散热组件3正常转动，从而带动驱动轴6正常工作。当堵截永磁刹车件8的电流时，永磁力消失，刹车片与制动部313紧贴，制动部313与刹车片之间产生冲突力矩，对第一散热组件3快速制动，从而使得驱动轴6停止工作。此外，制动部313将永磁刹车件8与电机编码器71远离设置，可避免永磁刹车件8对磁编码器的电磁干扰，同时制动部313的外径小于第一散热本体311的外径，使得永磁刹车件8可套设于制动部313的外侧，令制动部313和永磁刹车件8处于同一水平面，充分利用横向空间，可缩减机器人关节模组的径向长度。

如图3和图4所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：还包括电机驱动板9，盖板组件12包括第一端盖121和第二端盖122，第二端盖122设置在第一端盖121上，第一端盖121为环状，第一端盖121设置在第一壳体11远离支撑壳体13的一端上，第一端盖121与第二端盖122围合形成与电机驱动板9相适配的安装部，电机驱动板9与第二端盖122分别设有第三避让孔和第四避让孔，驱动轴6与第三避让孔和第四避让孔相对设置。通过第一端盖121和第二端盖122的设置，可将电机驱动板9固定在第一壳体11上，并实现电机驱动板9外置，以方便对电机驱动板9进行安装、更换和维修，此外，电机驱动板和第二端盖均设有驱动板，以避免妨碍驱动轴6转动。

如图3所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：还包括编码器组件7，编码器组件7设置在驱动轴6和散热组件3上，编码器组件7包括电机编码器71和减速机编码器72，电机编码器71的部分与散热组件3的一端连接，减速机编码器72的部分与驱动轴6的一端连接。电机编码器71用于检测第一散热件31转动状态，减速机编码器72用于检测驱动轴6转动状态。驱动电机2带动第一散热件31转动，因此，可以通过检测第一散热件31的转动来判断驱动电机2输出端的转动状态。驱动轴6与谐波减速组件5传动连接，通过检测驱动轴6的转动来判断谐波减速组件5输出端的转动状态。相对于单个绝对值编码器，双编码器的设置，可在电机开始启动时即能获取电机输出轴的零点位置，无需担心编码器因电池没电而丢失零点，从而可节省编码器外接电池的空间，减少关节模组的占用空间；而相对于单个增量式编码器，双编码器的设置可在电机开始启动时即能获取电机输出端的零点位置，无需外接零点开关，省去开关伺服系统找零点的动作步骤。

除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：电机编码PCB和减速机编码PCB集成于电机驱动板9。通过将电机编码PCB和减速机编码PCB集成于电机驱动板9，电机驱动板9通过获取电机编码器71和减速机编码器72采集到的电信号进而控制电机运作，此外通过将电机编码PCB和减速机编码PCB集成在电机驱动板9上，集成度高，更方便组装。

如图3和图7所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：谐波减速组件5包括波发生器51、柔轮53和刚轮52，传动轴套4的一端插设于波发生器51内，柔轮53套设于波发生器51上，柔轮53的外侧壁具有外齿圈，刚轮52与壳体组件1连接，刚轮52套设于柔轮53上，刚轮52的内侧壁具有内齿圈，外齿圈与内齿圈相啮合，柔轮53与驱动轴6连接，驱动轴6与柔轮53同步旋转。谐波减速器是由固定的刚轮52、柔轮53和使柔轮53发生径向变形的波发生器51三大主要构件组成。刚轮52具有内齿轮，柔轮53是一个容易变形的薄壁圆筒外齿轮，通过内齿轮和外齿轮的啮合来传递动力，在无波发生器51作用下，刚轮52和柔轮53的各齿间隙均匀，此时是无减速动力传递，在波发生器51作用下，装在柔轮53内的波发生器51使柔轮53发生径向变形而成为椭圆形，这时，在椭圆的长轴上，齿沿整个工作高度啮合，而在短轴上，齿顶之间形成了径向间隙，在发生器的旋转过程中，柔轮53的形状始终接近于椭圆形，实现减速传递。谐波减速器具有承载能力高、传动比大、体积小、传动平稳且传动精度高的优点，其被广泛应用于电子、航空航天、机器人等行业。

除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：刚轮52开设有第三螺纹孔，隔板1312靠近谐波减速组件5的一侧设有与第三螺纹孔相适配的第四螺纹孔。隔板1312与刚轮52通过采用螺纹连接方式使得谐波减速组件5固定在第二壳体131上。

如图3和图7所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：谐波减速组件5还包括输出轴承54，第二壳体本体1311远离隔板1312的一侧设有第二避让孔，第二避让孔处设有输出轴承54，输出轴承54套接于驱动轴6的外侧，第三端盖132与第二壳体本体1311围合形成与输出轴承54相适配的卡槽。通过在第二壳体131组件1上设置输出轴承54，输出轴承54与驱动轴6的连接套62传动连接，使得通过输出轴承54可承担驱动轴6的径向载荷，使整体的结构更加稳固。可选地，输出轴承54为薄壁轴承，薄壁轴承具有紧凑节省空间和高载荷承载能力。

如图2和图3所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：驱动轴6包括轴管61和连接套62，轴管61沿轴线方向设有线孔，连接套62设置在驱动轴6靠近谐波减速组件5的一端上，连接套62与谐波减速组件5的输出端传动连接。驱动电机2通过散热组件3驱动传动轴套4转动，再通过传动轴套4传动至谐波减速组件5，由谐波减速组件5进行谐波减速后再进行传动至连接套62，从而提高输出转矩。驱动轴6沿轴线方向设有线孔，驱动电机2中的线路穿过线孔与外部连接。在驱动轴6转动过程中，壳体组件1保持固定，而线路由于穿过线孔与外部连接，也不会跟随驱动轴6转动，可防止线路因转动缠绕在一起。

如图3所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：还包括轴承组件10，轴承组件10的一侧与传动轴套4连接，轴承组件10的另一侧与壳体组件1和/或驱动轴6连接。通过轴承组件10的设置为驱动轴6提供支撑点，当连接套62承受倾覆力矩时，轴承组件10将直接或间接地对驱动轴6产生相对的径向作用力，以连接套62的力平衡和力矩平衡。

如图2和图3所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：轴承组件10包括第一轴承101，第二壳体131组件1还设有第五避让孔，第五避让孔处设有第一轴承101，第一轴承101套接于传动轴套4的外侧。通过在第二壳体131组件1上设置第一轴承101，第一轴承101与传动轴套4传动连接，使得通过第一轴承101可承担驱动轴6的径向载荷，使整体的结构更加稳固。

如图2和图3所示，除上述实施例的特征以外，本实施例进一步限定了：轴承组件10包括第二轴承102，传动轴套4还设有第六避让孔，第六避让孔处设有第二轴承102，第二轴承102套接于驱动轴6的外侧。通过在传动轴套4上设置第二轴承102，第二轴承102与驱动轴6传动连接，使得通过第二轴承102可承担驱动轴6的径向载荷，使整体的结构更加稳固。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人关节模组，其特征在于，包括：

壳体组件(1)，所述壳体组件(1)设有安装腔，所述壳体组件(1)设有多个散热口，多个散热口与所述安装腔连通；

驱动电机(2)，所述驱动电机(2)设置在所述壳体组件(1)上；

散热组件(3)，所述散热组件(3)位于所述壳体组件(1)内，所述驱动电机(2)的输出端套接于所述散热组件(3)的外侧，所述散热组件(3)与所述散热口连通，所述驱动电机(2)驱动所述散热组件(3)旋转产生风力；

传动轴套(4)，所述散热组件(3)套接于所述传动轴套(4)的外侧；

谐波减速组件(5)，所述谐波减速组件(5)设置在所述壳体组件(1)上，所述传动轴套(4)一端与所述谐波减速组件(5)的输入端传动连接；

驱动轴(6)，所述谐波减速组件(5)的输出端与所述驱动轴(6)连接。

2.根据权利要求1所述的机器人关节模组，其特征在于，所述壳体组件(1)包括第一壳体(11)、盖板组件(12)和支撑壳体(13)，所述第一壳体(11)、所述盖板组件(12)和所述支撑壳体(13)依次连接，所述第一壳体(11)、所述盖板组件(12)和所述支撑壳体(13)围合形成所述安装腔，所述第一壳体与所述盖板组件(12)之间形成多个所述散热口，所述第一壳体与支撑壳体(13)之间形成多个所述散热口。

3.根据权利要求2所述的机器人关节模组，其特征在于，所述第一壳体(11)设有第一安装腔，所述第一壳体(11)包括第一壳体本体(111)、第一连接部(112)和第二连接部(113)，所述第一连接部(112)和所述第二连接部(113)的数量为多个，多个所述第二连接部(113)间隔设置在所述第一壳体本体(111)的一端上且分别与所述盖板组件(12)连接，多个所述第二连接部(113)之间间隔形成多个所述散热口，多个所述第一连接部(112)间隔设置在所述第一壳体本体(111)的另一端上且分别与所述支撑壳体(13)连接，多个所述第一连接部(112)间隔形成多个所述散热口。

4.根据权利要求2所述的机器人关节模组，其特征在于，所述驱动电机(2)设置在所述第一壳体(11)上，所述散热组件(3)包括第一散热件(31)，所述第一散热件(31)包括第一散热本体(311)和多个第一叶片(312)，所述驱动电机(2)的输出端套接于所述第一散热本体(311)一端的周壁上，多个所述第一叶片(312)间隔设置在所述第一散热本体(311)另一端的周壁上，所述第一叶片(312)与多个所述散热口相对设置。

5.根据权利要求4所述的机器人关节模组，其特征在于，所述散热组件(3)还包括第二散热件(32)，所述第二散热件(32)包括第二散热本体(321)和多个第二叶片(322)，所述第二散热本体(321)与所述第一散热本体(311)同轴且位于所述第一散热本体(311)远离所述第一叶片(312)的一侧，多个所述第二叶片(322)间隔设置在所述第二散热本体(321)的周壁上，所述第二叶片(322)与多个所述散热口相对设置。

6.根据权利要求2所述的机器人关节模组，其特征在于，所述支撑壳体(13)包括第二壳体(131)和第三端盖(132)，所述第二壳体(131)设置在所述第一壳体(11)上，所述第三端盖(132)设置在所述第二壳体(131)上，所述第三端盖(132)位于所述第二壳体(131)远离所述第一壳体(11)的一侧，所述谐波减速组件(5)设置在所述第二壳体(131)上。

7.根据权利要求6所述的机器人关节模组，其特征在于，所述第二壳体(131)包括第二壳体本体(1311)和隔板(1312)，第二壳体本体(1311)的一端与所述第一壳体(11)连接，所述隔板(1312)设置在所述第二壳体本体(1311)上且位于靠近所述第一壳体(11)的一侧，所述隔板(1312)与所述第二壳体本体(1311)围合形成第二安装腔，所述谐波减速组件(5)位于所述第二安装腔内。

8.根据权利要求7所述的机器人关节模组，其特征在于，还包括永磁刹车件(8)，所述隔板(1312)靠近所述散热组件(3)的一侧设有第二安装槽，所述第二安装槽与所述永磁刹车件(8)相适配，所述永磁刹车件(8)套接于所述散热组件(3)外侧。

9.根据权利要求2所述的机器人关节模组，其特征在于，还包括电机驱动板(9)，所述盖板组件(12)包括第一端盖(121)和第二端盖(122)，所述第二端盖(122)设置在所述第一端盖(121)上，所述第一端盖(121)为环状，所述第一端盖(121)设置在所述第一壳体(11)远离所述支撑壳体(13)的一端上，所述第一端盖(121)与所述第二端盖(122)围合形成与所述电机驱动板(9)相适配的安装部，所述电机驱动板(9)与所述第二端盖(122)分别设有第三避让孔和第四避让孔，所述驱动轴(6)与所述第三避让孔和所述第四避让孔相对设置。

10.根据权利要求1所述的机器人关节模组，其特征在于，

还包括编码器组件(7)，所述编码器组件(7)设置在所述驱动轴(6)和所述散热组件(3)上，所述编码器组件(7)包括电机编码器(71)和减速机编码器(72)，所述电机编码器(71)的部分与所述散热组件(3)的一端连接，所述减速机编码器(72)的部分与所述驱动轴(6)的一端连接；和/或

所述谐波减速组件(5)包括波发生器(51)、柔轮(53)和刚轮(52)，所述传动轴套(4)的一端插设于所述波发生器(51)内，所述柔轮(53)套设于所述波发生器(51)上，所述柔轮(53)的外侧壁具有外齿圈，所述刚轮(52)与所述壳体组件(1)连接，所述刚轮(52)套设于所述柔轮(53)上，所述刚轮(52)的内侧壁具有内齿圈，所述外齿圈与所述内齿圈相啮合，所述柔轮(53)与所述驱动轴(6)连接，所述驱动轴(6)与所述柔轮(53)同步旋转；和/或

所述驱动轴(6)包括轴管(61)和连接套(62)，所述轴管(61)沿轴线方向设有线孔，所述连接套(62)设置在所述驱动轴(6)靠近所述谐波减速组件(5)的一端上，所述连接套(62)与所述谐波减速组件(5)的输出端传动连接；和/或

还包括轴承组件(10)，所述轴承组件(10)的一侧与所述传动轴套(4)连接，所述轴承组件(10)的另一侧与所述壳体组件(1)和/或所述驱动轴(6)连接。

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