本发明一种驱动关节，具体涉及一种机器人驱动关节。
背景技术：
驱动关节是集驱动、传动、检测、控制于一体的单元，是机器人的核心零部件，其性能直接影响到机器人的运动性能，理想型的驱动关节应具备负载自重比(输出扭矩/自重)大、结构紧凑、制造成本低等特点。
现有技术(比如公开号为cn210910084u、cn209919923u、cn209364654u等)公开的机器人驱动关节，具有以下几个方面的技术缺陷：
(1)集成度低：多选用商用标准间简单组合；
(2)串联式结构：体积大，结构不紧凑，空间内部利用率低；
(3)负载载重比低：关节自重大，输出力矩值低，过大的自重将消耗有限的输出力矩，同时关节重量大，转动惯性大，影响关节伺服性能。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种机器人驱动关节，提高驱动关节的紧凑型和输出扭矩密度。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机器人驱动关节，包括驱动组件、传动组件、输出结构和检测单元，其特征在于：
所述传动组件包括传动轴、外齿圈和内齿鼓，所述传动轴上设有偏心结构，所述外齿圈的中心中空设置，所述传动轴穿设于所述外齿圈的中空内、且所述外齿圈套设在所述偏心结构上；所述内齿鼓中空设置，所述外齿圈设置在所述内齿鼓的中空内、且与所述内齿鼓少齿差啮合；
所述外齿圈上设有轴向通孔；
所述输出结构设置在所述内齿鼓的中空内、且通过第一轴承套设在所述传动轴上，所述输出结构上设有轴向柱销，所述轴向柱销活动穿设在所述轴向通孔内。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述输出结构还通过第二轴承支撑在所述内齿鼓上。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述偏心结构为多偏心结构，所述外齿圈至少包括两个，两个所述外齿圈分别套设在所述多偏心结构上。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述外齿圈的齿结构包括摆线齿廓、圆弧齿廓、渐开线齿廓中的任意一种，所述内齿鼓的齿结构包括摆线齿廓、圆弧齿廓、渐开线齿廓中的任意一种。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述传动组件还包括行星架，所述行星架设置在所述内齿鼓的中空内，且通过第三轴承支撑在所述传动轴上；所述行星架还与所述轴向柱销固定连接，使得所述行星架与所述输出结构固定。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述驱动组件包括外转子、定子线圈和驱动电路，所述定子线圈固定在所述内齿鼓内，所述定子线圈的中心中空设置，所述外齿圈设置在所述定子线圈的中空内；所述外转子设置在所述内齿鼓的中空内、且固定在所述传动轴上，所述定子线圈通电产生磁场驱动所述外转子转动。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述传动轴内中空设置，所述传动轴内的轴向两端分别设有轴端压套，所述轴端压套内设有磁性材料。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述检测单元包括检测电路，所述检测电路用于通过感应所述磁性材料的磁场变化计算出所述外转子的转角和所述输出结构的绝对位置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述检测电路设置在输出结构上，或/和设置在壳体上。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述内齿鼓和壳体和装配，且两者装配后的内部构成封闭容腔，所述机器人驱动关节包括的传动组件和驱动组件均容纳在所述封闭容腔内。
本发明的有益效果：
本发明的机器人驱动关节，传动组件采用镶嵌式结构设计，使得关节内部空间利用率大大提高，同时利用少齿差传动的特点，在不提高关节重量的同时进一步提升关节的输出扭矩值，从而提高输出扭矩密度。
附图说明
图1为本发明的优选实施例中机器人驱动关节的立体示意图；
图2为图1所示机器人驱动关节的轴向剖视图；
图3为传动组件的结构配合示意图；
图4为驱动组件和传动组件的结构配合示意图；
图5为输出结构和传动组件的结构配合示意图；
图6为内齿鼓的结构示意图；
图7为内齿鼓和外齿圈的结构配合示意图。
图中标号说明：
1-壳体，3-第一轴承，5-第二轴承，7-第三轴承；
2-驱动组件，21-外转子，22-定子线圈，23-驱动电路；
4-传动组件，41-传动轴，42-外齿圈，43-内齿鼓，44-偏心结构，45-轴向通孔，46-行星架，47-轴端压套；
6-输出结构，61-轴向柱销，62-销套；
8-检测电路，81-磁性材料，82-磁性材料隔垫。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
本发明实施例公开一种机器人驱动关节，参照图1～7所示，其包括壳体1、驱动组件2、传动组件4和输出结构6。
参照图1所示，所述传动组件4包括内齿鼓43，所述壳体1和内齿鼓43装配，两者装配后的内部形成封闭容腔，所述机器人驱动关节包括的驱动组件2和传动组件4均设置在所述封闭容腔内。
参照图2、3、6、7所示，所述传动组件4还包括传动轴41、外齿圈42和行星架46，所述传动轴41上设有偏心结构44，所述外齿圈42的中心中空设置，所述外齿圈42上围绕中心设有一圈轴向通孔45；所述传动轴41穿设于所述外齿圈42的中空内、且所述外齿圈42套设在所述偏心结构44上；所述内齿鼓43中空设置，所述外齿圈42设置在所述内齿鼓43的中空内、且与所述内齿鼓43少齿差啮合；所述行星架46设置在所述内齿鼓43的中空内，且通过第三轴承7支撑在所述传动轴41上。
参照图2、4所示，所述驱动组件包括外转子21、定子线圈22和驱动电路23，所述定子线圈22固定在所述内齿鼓43内形成一个构件，所述定子线圈22的中心中空设置，所述外齿圈42设置在所述定子线圈22的中空内；所述外转子21设置在所述内齿鼓43的中空内、且固定在所述传动轴41上；所述驱动电路23包括输入输出检测电路，固定在壳体1上。
参照图2、5所示，所述输出结构6设置在所述内齿鼓43的中空内、且通过第一轴承3套设在所述传动轴41上，所述输出结构6上围绕其中心设有一圈轴向柱销61，所述轴向柱销61的另一端穿过所述轴向通孔45与所述行星架46固定，使得所述输出结构6和所述行星架46固定，且两者通过所述轴向柱销61与所述外齿圈42连接，所述轴向柱销61外套设有销套62，所述轴向柱销61穿入所述轴向通孔45的部分通过所述销套62接触所述外齿圈42。
以上机器人驱动关节的工作原理如下：
所述定子线圈22通电产生磁场驱动所述外转子21转动，通过所述外转子21将输入动力传递至所述输入轴41，再由所述输入轴41传递至所述偏心结构44，所述偏心结构44旋转驱动所述外齿圈42做偏心运动，所述外齿圈42的齿状结构与所述内齿鼓43上的齿状结构少齿差啮合，此处，所述外齿圈42齿状结构的齿数比所述内齿鼓43齿状结构的齿数少一个或多个，齿状结构啮合迫使所述外齿圈42做偏心运动的同时做回转运动；所述外齿圈42做回转运动时，通过所述轴向柱销61与所述轴向通孔45相互作用挤压推动所述输出结构6回转。
以上结构的机器人驱动关节，驱动组件2和传动组件4镶嵌式构型，使得关节内部空间利用率大大提高，同时利用少齿差传动的特点，在不提高关节重量的同时进一步提升关节的输出扭矩值，从而提高输出扭矩密度。
其中，所述外齿圈42的齿结构包括摆线齿廓、圆弧齿廓、渐开线齿廓中的任意一种，所述内齿鼓43的齿结构包括摆线齿廓、圆弧齿廓、渐开线齿廓中的任意一种。
其中一个实施例中，所述轴向柱销61与所述输出结构6为一体式结构。在其它实施例中，为了便于制造和装配，所述输出结构6和所述轴向柱销61可以为分体式结构，分体设置的连接可以采用螺纹连接、焊接、涂胶等连接方式。
其中一个实施例中，所述传动轴41与所述偏心结构44为一体式结构。在其它实施例中，为了便于制造和装配，所述传动轴41和所述偏心结构44可以为分体式结构，分体设置后通过键、花键、销等方式连接。
进一步的，所述输出结构6还通过第二轴承5支撑在所述内齿鼓43上，所述内齿鼓43给所述输出结构6提供支撑，承担径向力、轴向力和倾覆力矩。
进一步的，所述偏心结构44为多偏心结构，所述外齿圈42至少包括两个，两个所述外齿圈42分别套设在所述多偏心结构上。
作为本发明的进一步改进，所述机器人驱动关节还包括检测单元，所述检测单元包括检测电路8、驱动电路23中的检测电路和磁性材料81，所述传动轴41内中空设置，所述传动轴41内的轴向两端分别设有轴端压套47，所述磁性材料81设置在所述轴端压套47内，且通过磁性材料隔垫82与所述轴端压套47隔离，所述传动轴41转动过程中所述磁性材料81跟转，产生旋转磁场，所述检测电路8检测旋转磁场与所述内齿鼓43的相对转角以及旋转磁场与所述输出结构6的相对转角，两组数据融合可以实现所述外转子21的转角和所述输出结构6的单圈挡圈绝对位置检测，进而计算出所述外转子21的转角和所述输出结构6的绝对位置。所述检测电路8可以固定在所述输出结构6或者所述内齿鼓43上，当然，为了提高测量精度，可以在所述输出结构6和所述内齿鼓43上均固定所述检测电路8。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
1.一种机器人驱动关节，包括驱动组件、传动组件、输出结构和检测单元，其特征在于：
所述传动组件包括传动轴、外齿圈和内齿鼓，所述传动轴上设有偏心结构，所述外齿圈的中心中空设置，所述传动轴穿设于所述外齿圈的中空内、且所述外齿圈套设在所述偏心结构上；所述内齿鼓中空设置，所述外齿圈设置在所述内齿鼓的中空内、且与所述内齿鼓少齿差啮合；
所述外齿圈上设有轴向通孔；
所述输出结构设置在所述内齿鼓的中空内、且通过第一轴承套设在所述传动轴上，所述输出结构上设有轴向柱销，所述轴向柱销活动穿设在所述轴向通孔内。
2.如权利要求1所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述输出结构还通过第二轴承支撑在所述内齿鼓上。
3.如权利要求1所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述偏心结构为多偏心结构，所述外齿圈至少包括两个，两个所述外齿圈分别套设在所述多偏心结构上。
4.如权利要求1所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述外齿圈的齿结构包括摆线齿廓、圆弧齿廓、渐开线齿廓中的任意一种，所述内齿鼓的齿结构包括摆线齿廓、圆弧齿廓、渐开线齿廓中的任意一种。
5.如权利要求1所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述传动组件还包括行星架，所述行星架设置在所述内齿鼓的中空内，且通过第三轴承支撑在所述传动轴上；所述行星架还与所述轴向柱销固定连接，使得所述行星架与所述输出结构固定。
6.如权利要求1所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述驱动组件包括外转子、定子线圈和驱动电路，所述定子线圈固定在所述内齿鼓内，所述定子线圈的中心中空设置，所述外齿圈设置在所述定子线圈的中空内；所述外转子设置在所述内齿鼓的中空内、且固定在所述传动轴上，所述定子线圈通电产生磁场驱动所述外转子转动。
7.如权利要求1所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述传动轴内中空设置，所述传动轴内的轴向两端分别设有轴端压套，所述轴端压套内设有磁性材料。
8.如权利要求7所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述检测单元包括检测电路，所述检测电路用于通过感应所述磁性材料的磁场变化计算出所述外转子的转角和所述输出结构的绝对位置。
9.如权利要求8所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述检测电路设置在输出结构上，或/和设置在壳体上。
10.如权利要求1～9任意一项所述的机器人驱动关节，其特征在于：所述内齿鼓和壳体和装配，且两者装配后的内部构成封闭容腔，所述机器人驱动关节包括的传动组件和驱动组件均容纳在所述封闭容腔内。
技术总结