差速传动装置及机器人的制作方法

本发明属于人形机器人，尤其涉及一种差速传动装置及机器人。

背景技术：

1、差速传动装置是指一种可独立安装在机器人或机械装置中,能够提供运动自由度和连接功能的模块,可以大大简化机器人的组装过程，提高机械结构的可维护性和可拓展性。

2、现有技术中的差速传动装置大多为电机与减速器的组合，需要将其组合成机器人的肩关节或髋关节时，有时候会采用多个减速电机串联组成，这样增加了机器人整体重量，降低了机器人的灵活性和运动速度，使机器人难以执行精细动作，因为大体积关节需要更多的能量来运转，能源消耗较大，降低了机器人工作效率。

技术实现思路

1、为了解决现有的差速传动装置体积较大造成机器人灵活性差和运动速度较慢的问题，本发明提供了一种能够缩小体积、减轻重量和提高机器人的灵活性和运动速度的差速传动装置及机器人。

2、本发明的技术方案在于：

3、本发明提供了一种差速传动装置，包括第一驱动单元、第二驱动单元和支撑单元，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均包括传动组件和齿轮输出件，所述传动组件驱动连接所述齿轮输出件，两个所述齿轮输出件相对设置，所述支撑单元包括被动齿轮件，所述被动齿轮件啮合连接两个所述齿轮输出件，齿轮输出件直接作为动力输出端或行星架，大幅减少了连接所需的额外结构部件，在不影响其运动的情况下，缩小了体积和减轻了重量，提升了差速传动装置的灵活性，使差速传动装置简单快速地执行精细动作，能源消耗减小了，提高了差速传动装置工作效率；另外，第一驱动单元和第二驱动单元并联，共同实现差速传动装置的运动，所需要的扭矩减小，也提高了结构的灵活性。

4、进一步地，所述传动组件包括电机部和减速部，所述减速部设于所述电机部内，且所述电机部驱动连接所述减速部，所述减速部驱动连接所述齿轮输出件。

5、优选地，所述电机部包括定子和转子，所述减速部包括内齿圈、行星轮、行星轴、太阳轮和输出盘，所述转子设于所述定子的上方，所述转子驱动连接所述太阳轮，所述太阳轮啮合连接所述行星轮，所述行星轮与所述内齿圈啮合连接，所述行星轴穿入所述行星轮，且所述行星轴的两端分别连接所述输出盘和所述齿轮输出件，所述输出盘与所述齿轮输出件固定连接。

6、为了实现差速传动装置的精确控制，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均还包括编码组件，所述编码组件设于所述电机部的一侧，所述编码组件包括连接杆、第一编码器、第一磁铁、第二编码器、第二磁铁和屏蔽件，所述第一编码器与所述第一磁铁相对设置，所述第一磁铁设于所述屏蔽件内，所述第二磁铁设于所述屏蔽件的外圈，所述第二编码器设于所述第二磁铁的外圈，所述屏蔽件设于所述连接杆的一端，所述连接杆的另一端穿设所述太阳轮和所述齿轮输出件。

7、进一步地，所述支撑单元还包括支撑轴和连接轴，所述支撑轴贯穿所述被动齿轮件和所述连接轴，两个所述齿轮输出件的端部卡于所述连接轴内，连接轴负责将第一驱动单元和第二驱动单元连为一体，支撑轴负责稳定被动齿轮件与齿轮输出件之间啮合状态。

8、进一步地，所述支撑单元还包括弹簧垫片和支架，所述支撑轴还贯穿所述弹簧垫片和所述支架，所述支架位于所述弹簧垫片和所述被动齿轮件之间，弹簧垫片使得齿轮输出件与被动齿轮件之间的啮合更为紧密，这种紧密配合不仅增强了动力传递的效率，还显著提升了装置的运行平稳性和精确度。此外，通过弹簧垫片施加的恒定压力还有助于减少齿轮之间的摩擦力或磨损情况，从而延长差速传动装置的使用寿命并降低维护需求。

9、进一步地，所述减速部还包括滚针轴承，所述滚针轴承位于行星轴与行星轮之间，所述行星轴贯穿所述滚针轴承，滚针轴承具有良好的滑动性质，有助于降低行星轮在旋转过程中的磨损，即滚针轴承可以在行星轮和输出盘之间提供一个光滑的接触面，从而减少之间的摩擦力。

10、进一步地，差速传动装置还包括若干轴承，所述电机部还包括转子轴，所述转子轴设于所述转子的中心，所述连接杆穿过所述转子轴，所述轴承设于所述被动齿轮件与支撑轴之间、设于连接轴与齿轮输出件之间、设于齿轮输出件和太阳轮之间、设于所述转子与输出盘之间、设于所述转子轴与所述输出盘之间、设于所述连接杆与所述转子轴之间，通过轴承的设置，使得部件之间顺畅运动和减少磨损。

11、进一步地，所述齿轮输出件包括锯齿面、第一凸起和若干第二凸起，所述第一凸起位于所述锯齿面的正面，所述第二凸起位于所述锯齿面的背面，所述行星轮设于所述第二凸起之间，所述第一凸起设于所述连接轴内。

12、本发明还公开了一种机器人，包括上述的差速传动装置。

13、本发明的有益效果在于：

14、齿轮输出件直接作为动力输出端或行星架，大幅减少了连接所需的额外结构部件，在不影响其运动的情况下，缩小了体积和减轻了重量，提升了差速传动装置的灵活性，使差速传动装置简单快速地执行精细动作，能源消耗减小了，提高了差速传动装置工作效率；且两个齿轮输出件绕被动齿轮共同驱动时，具备两个自由度；另外，第一驱动单元和第二驱动单元并联，共同实现差速传动装置的运动，所需要的扭矩减小，也提高了结构的灵活性。

技术特征：

1.一种差速传动装置，其特征在于，包括第一驱动单元(101)、第二驱动单元(102)和支撑单元(2)，所述第一驱动单元(101)和所述第二驱动单元(102)均包括传动组件(11)和齿轮输出件(12)，所述传动组件(11)驱动连接所述齿轮输出件(12)，两个所述齿轮输出件(12)相对设置，所述支撑单元(2)包括被动齿轮件(21)，所述被动齿轮件(21)啮合连接两个所述齿轮输出件(12)。

2.根据权利要求1所述的差速传动装置，其特征在于，所述传动组件(11)包括电机部(111)和减速部(112)，所述减速部(112)设于所述电机部(111)内，且所述电机部(111)驱动连接所述减速部(112)，所述减速部(112)驱动连接所述齿轮输出件(12)。

3.根据权利要求2所述的差速传动装置，其特征在于，所述电机部(111)包括定子(1111)和转子(1112)，所述减速部(112)包括内齿圈(1121)、行星轮(1122)、行星轴(1123)、太阳轮(1124)和输出盘(1125)，所述转子(1112)设于所述定子(1111)的上方，所述转子(1112)驱动连接所述太阳轮(1124)，所述太阳轮(1124)啮合连接所述行星轮(1122)，所述行星轮(1122)与所述内齿圈(1121)啮合连接，所述行星轴(1123)穿入所述行星轮(1122)，且所述行星轴(1123)的两端分别连接所述输出盘(1125)和所述齿轮输出件(12)，所述输出盘(1125)与所述齿轮输出件(12)固定连接。

4.根据权利要求3所述的差速传动装置，其特征在于，所述第一驱动单元(101)和所述第二驱动单元(102)均还包括编码组件(13)，所述编码组件(13)设于所述电机部(111)的一侧，所述编码组件(13)包括连接杆(131)、第一编码器(132)、第一磁铁(133)、第二编码器(134)、第二磁铁(135)和屏蔽件(136)，所述第一编码器(132)与所述第一磁铁(133)相对设置，所述第一磁铁(133)设于所述屏蔽件(136)内，所述第二磁铁(135)设于所述屏蔽件(136)的外圈，所述第二编码器(134)设于所述第二磁铁(135)的外圈，所述屏蔽件(136)设于所述连接杆(131)的一端，所述连接杆(131)的另一端穿设所述太阳轮(1124)和所述齿轮输出件(12)。

5.根据权利要求4所述的差速传动装置，其特征在于，所述支撑单元(2)还包括支撑轴(22)和连接轴(23)，所述支撑轴(22)贯穿所述被动齿轮件(21)和所述连接轴(23)，两个所述齿轮输出件(12)的端部卡于所述连接轴(23)内。

6.根据权利要求5所述的差速传动装置，其特征在于，所述支撑单元(2)还包括弹簧垫片(24)和支架(25)，所述支撑轴(22)还贯穿所述弹簧垫片(24)和所述支架(25)，所述支架(25)位于所述弹簧垫片(24)和所述被动齿轮件(21)之间。

7.根据权利要求3所述的差速传动装置，其特征在于，所述减速部(112)还包括滚针轴承(1126)，所述滚针轴承(1126)位于行星轴(1123)与行星轮(1122)之间，所述行星轴(1123)贯穿所述滚针轴承(1126)。

8.根据权利要求6所述的差速传动装置，其特征在于，还包括若干轴承(4)，所述电机部(111)还包括转子轴(1113)，所述转子轴(1113)设于所述转子(1112)的中心，所述连接杆(131)穿过所述转子轴(1113)，所述轴承(4)设于所述被动齿轮件(21)与支撑轴(22)之间、设于连接轴(23)与齿轮输出件(12)之间、设于齿轮输出件(12)和太阳轮(1124)之间、设于所述转子(1112)与输出盘(1125)之间、设于所述转子轴(1113)与所述输出盘(1125)之间、设于所述连接杆(131)与所述转子轴(1113)之间。

9.根据权利要求8所述的差速传动装置，其特征在于，所述齿轮输出件(12)包括锯齿面(121)、第一凸起(122)和若干第二凸起(123)，所述第一凸起(122)位于所述锯齿面(121)的正面，所述第二凸起(123)位于所述锯齿面(121)的背面，所述行星轮(1122)设于所述第二凸起(123)之间，所述第一凸起(122)设于所述连接轴(23)内。

10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1～9中任一项所述的差速传动装置。

技术总结本发明公开了一种差速传动装置及机器人，属于人形机器人技术领域，包括第一驱动单元、第二驱动单元和支撑单元，所述第一驱动单元和所述第二驱动单元均包括传动组件和齿轮输出件，所述传动组件驱动连接所述齿轮输出件，两个所述齿轮输出件相对设置，所述支撑单元包括被动齿轮件，所述被动齿轮件啮合连接两个所述齿轮输出件，齿轮输出件直接作为动力输出端或行星架，大幅减少了连接所需的额外结构部件，在不影响其运动的情况下，缩小了体积和减轻了重量，当使用差速传动装置作为机器人关节时，提升了关节的灵活性，使关节简单快速地执行精细动作，能源消耗减小了，提高了关节工作效率。技术研发人员：张君晖,刘宇浩受保护的技术使用者：广州高擎机电科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23