一种内走线三自由度机器人关节模组

技术领域

本发明涉及机器人关节模组技术领域，特别是涉及一种内走线三自由度机器人关节模组。

背景技术

随着时代的发展，智能机器人尤其是足式电驱动机器人正在成为下一代智能设备的标志性研究热点。

目前，足式机器人多采用三自由度的关节模组，并且三个自由度的关节电机都独立出线，传统三自由度的关节模组的每个电机都有独立的接线盒，由独立的接线盒独立出线，导致三个关节在运行会有多股线暴露在壳体外随机甩动，膝关节直接出线会存在前后左右方向的干涉磨损风险，长期以往会造成线破损，轻则影响关节运行，重则漏电对人身安全造成威胁。

发明内容

基于此，有必要针对传统三自由度的关节模组，三个关节在运行会有多股线暴露在壳体外随机甩动，膝关节直接出线会存在前后左右方向的干涉磨损风险的问题，提供一种内走线三自由度机器人关节模组，采用中空结构使膝关节的线从前摆关节电机后端的接线盒一起引出，避免传统出线相互干涉磨损的问题。

一种内走线三自由度机器人关节模组，包括膝关节电机、前摆关节电机、侧展关节电机、接线盒和中空过线管，所述膝关节电机与所述前摆关节电机在同一轴向上连接，所述前摆关节电机与所述侧展关节电机在垂直轴向上连接，其中，所述接线盒设置于所述前摆关节电机远离所述膝关节电机的一端，所述中空过线管贯穿设置于所述前摆关节电机的内部，且所述中空过线管两端分别与所述接线盒和所述膝关节电机连通。

在其中一个实施例中，所述前摆关节电机包括中空结构的行星减速组件、转子组件和编码器，所述中空过线管依次贯穿所述行星减速组件、所述转子组件和所述编码器，所述膝关节电机靠近所述前摆关节电机的一端设置有线路，所述线路穿过所述中空过线管与所述接线盒连接。

在其中一个实施例中，所述行星减速组件设置有中空结构的行星架，所述中空结构的行星架与所述中空过线管的一端连接。

在其中一个实施例中，所述中空过线管的另一端与所述接线盒通过轴承连接。

在其中一个实施例中，所述接线盒设置有外壳，所述的外壳设置有安装支架，所述中空过线管通过所述轴承与所述安装支架连接。

在其中一个实施例中，所述安装支架开设有若干走线孔，所述中空过线管通过所述走线孔与所述外壳的内部连通。

在其中一个实施例中，所述膝关节电机装配在所述中空结构的行星架上。

在其中一个实施例中，所述侧展关节电机的输出端与所述中空结构的行星架通过安装法兰连接。

在其中一个实施例中，所述膝关节电机设置有凸起的连接部，所述中空结构的行星架开设有对应的凹槽，所述连接部设置于所述凹槽内。

在其中一个实施例中，还包括腿部组件，所述腿部组件由大腿、小腿和连杆组成，所述大腿装配在所述膝关节电机上，所述连杆一端装配在所述膝关节电机的输出端，所述连杆的另一端装配在所述小腿上，所述膝关节电机驱动所述小腿摆动。

上述内走线三自由度机器人关节模组，通过设置贯穿中空结构的前摆关节电机的中空过线管，可以使与前摆关节电机在同一轴向上连接的膝关节电机的线路通过中空过线管连接到接线盒内，相较于传统独立出线膝关节电机的前摆关节电机，降低了膝关节电机出线因摆动而损坏的风险，避免了膝关节电机、前摆关节电机及侧展关节电机相互作用实现关节模组上下、前后、左右三个自由度方向的运动时的相互干渉问题。

附图说明

图1为其中一个实施例的内走线三自由度机器人关节模组的结构示意图；

图2为其中一个实施例的前摆关节电机的剖视图；

图3为其中一个实施例的膝关节电机与中空结构的行星架连接结构示意图；

图4为其中一个实施例的接线盒的爆炸图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至图4所示，一种内走线三自由度机器人关节模组，包括膝关节电机1、前摆关节电机2、侧展关节电机3、接线盒4和中空过线管5，膝关节电机1与前摆关节电机2在同一轴向上连接，前摆关节电机2与侧展关节电机3在垂直轴向上连接，其中，接线盒4设置于前摆关节电机2远离膝关节电机1的一端，中空过线管5贯穿设置于前摆关节电机2的内部，且中空过线管5两端分别与接线盒4和膝关节电机1连通。其中，内走线三自由度机器人关节模组还包括腿部组件6，腿部组件6由大腿61、小腿62和连杆63组成，大腿61装配在膝关节电机1上，连杆63一端装配在膝关节电机1的输出端13，连杆63的另一端装配在小腿62上，膝关节电机1驱动小腿62摆动，实现了腿部组件6的上下方向的自由度。

上述内走线三自由度机器人关节模组，通过设置贯穿中空结构的前摆关节电机2的中空过线管5，可以使与前摆关节电机2在同一轴向上连接的膝关节电机1的线路通过中空过线管5连接到接线盒4内，相较于传统独立出线膝关节电机1的前摆关节电机2，降低了膝关节电机1出线因摆动而损坏的风险，避免了膝关节电机1、前摆关节电机2及侧展关节电机3相互作用实现关节模组上下、前后、左右三个自由度方向的运动时的相互干渉问题。

传统三个自由度的关节模组结构中，前摆关节电机2运动导致的膝关节电机1引出线与机架（使用该关节模组结构的主体）干涉风险问题：膝关节电机1是装在前摆关节电机2输出端的，前摆关节电机2的工作会使得整个膝关节电机1在正反旋转，而膝关节电机1的引出线接到主控板上时为了配合前摆关节电机2的旋转需预留一定的长度（预留太短会有扯断的风险），膝关节电机1预留的线会随着前摆关节电机2的运动而的发生前后甩动的情况，引出线的前后甩动会导致其与机架有产生摩擦的风险，长期以往会造成线破损，轻则影响关节运行，重则漏电对人身安全造成威胁。为了解决该问题，在其中一个实施例中，前摆关节电机2包括中空结构的行星减速组件21、转子组件22和编码器23，中空过线管5依次贯穿行星减速组件21、转子组件22和编码器23，膝关节电机1靠近前摆关节电机2的一端设置有线路，线路穿过中空过线管5与接线盒4连接。其中，膝关节电机1线路包括动力线11和反馈线12，动力线11和反馈线12从中空过线管25中穿过接到接线盒24的接线端子41上。在其中一个实施例中，行星减速组件21设置有中空结构的行星架211，中空结构的行星架211与中空过线管5的一端连接。在其中一个实施例中，中空过线管5的另一端与接线盒4通过轴承42连接。中空过线管5由装配在接线盒4上的轴承42支撑使其可随行星架211转动而转动。

在其中一个实施例中，接线盒4设置有外壳43，外壳43设置有安装支架431，中空过线管5通过轴承42与安装支架431连接，便于走线和转动。在其中一个实施例中，安装支架431开设有若干走线孔432，中空过线管5通过走线孔432与外壳43的内部连通。

在其中一个实施例中，膝关节电机1装配在中空结构的行星架211上。膝关节电机1设置有凸起的连接部14，中空结构的行星架211开设有对应的凹槽212，连接部14设置于凹槽212内。膝关节电机1装配在前摆关节电机2行星减速组件21的行星架211上，膝关节电机1随行中空结构的星架211旋转而旋转，进而带动大腿61旋转，前摆关节电机2的正反转实现了腿部组件6前后方向的自由度。其中，膝关节电机1的行星减速组件、转子组件、编码器和输出端均为现有结构，在此不再赘述。

传统三个自由度的关节模组结构中，侧展关节电机3运动导致的膝关节电机1引出线与腿部组件6干涉风险问题：膝关节电机1和前摆关节电机2的引出线都会随侧展关节电机3的运动而左右摆动，特别是膝关节电机1的引出线离腿部组件6比较近，引出线的左右甩动会导致其与腿部组件6有产生摩擦的风险，长期以往会造成线破损，轻则影响关节运行，重则漏电对人身安全造成威胁。在其中一个实施例中，侧展关节电机3的输出端31与中空结构的行星架211通过安装法兰7连接。安装法兰7套设与在中空结构的行星架211外，两者位于同心圆内，使侧展关节电机3与前摆关节电机2垂直轴向设置。侧展关节电机3输出端31旋转时，前摆关节电机2、膝关节电机1及腿部组件6都随之沿垂向旋转，侧展关节电机3的正反转实现了腿部组件6左右方向的自由度。

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。