一种外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置的制作方法

本技术涉及外骨骼机器人的，特别是涉及一种外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置。

背景技术：

1、根据不同的分类原则，外骨骼机器人可以被划分为多个不同类别，若依据是否有电力驱动来分类则可划分为有源外骨骼机器人和无源外骨骼机器人两种，而电动关节装置是有源外骨骼机器人常用的一种驱动执行组件，因此电动关节装置设计技术作为外骨骼机器人领域的一项关键核心技术，当前在世界范围内已开展了广泛的研究。为使各类有源外骨骼机器人穿戴更加舒适、助力效果更加明显、环境适应性更强，电动关节装置的质量、体积、输出性能和防护能力等指标是重点研究的内容。

2、外骨骼机器人用有源电动关节装置常见的组成形式是电机加减速器再加编码器，其中减速器大多使用行星齿轮减速器或谐波减速器，谐波减速器虽精度较高、传动平稳但效率较低且质量较大，而相比之下具有相同减速比的行星齿轮减速器可以有更低的质量并具有更高的传动效率，因此常见的足式机器人和外骨骼机器人大多采用具有行星齿轮减速机构的减速器。

3、现有的外骨骼机器人虽然能满足使用的需要，但是其关节装置防水防尘的防护能力不足，亟需一种防护能力较高的外骨骼机器人关节装置。

技术实现思路

1、为了解决现有的外骨骼机器人关节装置防护能力不足的问题，本技术提供一种外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置。

2、本技术所提供的，采用如下的技术方案：

3、一种外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置，包括外壳、关节框架、电机组件和执行组件；其中，所述外壳密封扣合于所述关节框架的一侧；所述关节框架朝向所述外壳的一侧形成有安装部；所述安装部上密封扣合有齿轮密封端盖；所述关节框架向背离所述外壳的表面形成有电机安装部和输出部；所述电机组件包括电机端盖；所述电机端盖扣合于所述电机安装部背离所述外壳的一侧；所述执行组件包括输出密封端盖；所述输出密封端盖密封扣合于所述输出部背离所述外壳的一侧；所述外壳与所述齿轮密封端盖之间形成第一容纳空间；所述齿轮密封端盖与所述关节框架之间形成第二容纳空间；所述齿轮密封端盖与所述电机端盖之间形成第三容纳空间；所述齿轮密封端盖与所述输出密封端盖之间形成第四容纳空间；所述第三容纳空间和所述第四容纳空间通过所述第二容纳空间连通；所述电机组件设置在所述第二容纳空间和所述第三容纳空间内；所述执行组件设置在所述第二容纳空间和所述第四容纳空间内；所述关节框架与所述外壳的接合面上设置有第一密封结构，用于所述第一容纳空间的密封；所述安装部与所述齿轮密封端盖的接合面处设置有第二密封结构；所述输出部与所述输出密封端盖之间设置有第三密封结构；所述第二密封结构用于配合所述第三密封结构实现所述第二容纳空间和所述第四容纳空间的密封；所述关节框架具有固定安装平面；所述固定安装平面用于在电动关节装置与外骨骼机器人机身结构连接时作为接合面；所述固定安装平面上设置有第四密封结构；所述第四密封结构用于配合所述外骨骼机器人机身结构，实现所述第三容纳空间的密封。

4、可选的，所述电机组件包括电机端盖、电机定子、电机轴和电机转子；所述电机定子和所述电机转子均设置在所述第三容纳空间内；所述电机轴的两端分别位于所述第二容纳空间和第三容纳空间内，其通过轴承架设在所述电机端盖和所述关节框架上，实现轴向定位；所述电机定子与所述电机安装部固定连接；所述电机转子与所述电机轴固定连接连接后设置在所述电机定子之间。

5、可选的，所述执行组件还包括：第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、内齿圈、行星轮、行星架和输出端盖压板；所述第一齿轮、所述第二齿轮和所述第三齿轮的一部分位于所述第二容纳空间内；所述第三齿轮的另一部分，以及所述内齿圈、所述行星轮、所述行星架均设置在所述第四容纳空间内；所述第一齿轮包括第一齿轮；所述第二齿轮包括第二齿轮；所述第一齿轮、第二齿轮以及第三齿轮位于所述第二容纳空间内的部分依次啮合；所述内齿圈固定连接在所述关节框架上；所述行星轮的数量为多个；每一个所述行星轮均啮合在所述内齿圈和所述第三齿轮位于所述第四容纳空间内的部分之间；所述行星架与所述第三齿轮同轴设置；每一个所述行星轮的转轴均与所述行星架转动连接，使得所述行星轮自转的同时可以带动所述行星架转动；所述输出端盖压板安装在所述输出密封端盖上，用于与所述齿轮密封端盖配合，实现所述第三齿轮和所述行星架的轴向定位。

6、可选的，所述执行组件还包括输出连接件；所述输出连接件安装在所述行星架背离所述第三齿轮的一侧，用于所述行星架与外骨骼机器人的连接。

7、可选的，所述第二密封结构包括齿轮密封沟槽和第二密封圈；所述齿轮密封沟槽开设于所述安装部与所述齿轮密封端盖相接触的接合面上；所述第二密封圈设置在所述齿轮密封沟槽内；所述第二密封结构用于所述齿轮密封端盖与所述安装部之间的密封。

8、可选的，所述第三密封结构包括输出密封沟槽和第三密封圈；所述输出密封沟槽开设于所述输出密封端盖的周侧；所述第三密封圈设置在所述输出密封沟槽内；所述第三密封结构用于所述输出密封端盖与所述输出部之间的密封。

9、可选的，所述第四密封结构包括外部安装用密封沟槽和第四密封圈；所述外部安装用密封沟槽开设于所述固定安装平面上；所述第四密封圈设置在所述外部安装用密封沟槽内；所述第四密封结构用于关节框架和外骨骼机器人机身结构之间的密封。

10、可选的，所述外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置还包括灯带组件；所述灯带组件包括led指示灯带和灯带控制模块；所述led指示灯带固定连接在所述外壳背离所述关节框架的一侧；所述灯带控制模块与所述led指示灯带通信连接；所述电机组件还包括电机控制模块；所述灯带控制模块与所述电机控制模块通信连接；所述电机控制模块和所述灯带控制模块均设置在所述第一容纳空间内。

11、可选的，所述外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置还包括编码器组件；所述编码器组件包括第一磁钢、第二磁钢、第一霍尔传感器探头和第二霍尔传感器探头；所述第一磁钢同轴设置在所述第一齿轮上；所述第二磁钢同轴设置在所述第二齿轮上；所述第一霍尔传感器探头和第二霍尔传感器探头均设置在所述第一容纳空间内，且分别与所述第一磁钢和第二磁钢相对，进而分别获取所述第一齿轮和第二齿轮的单圈位置信息。

12、如上所述，本技术的外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置，至少具有以下有益效果：

13、1、本技术的外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置，通过第一密封结构实现了外壳与关节框架之间的密封，实现了对电动关节组件内部的电子元器件的密封保护；通过第二密封结构和第三密封结构，实现了执行组件中的两级齿轮减速机构的静密封；通过第四密封结构，对电动关节组件连接外骨骼机器人机身结构时作为接合面的固定安装平面进行密封。进而实现了外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置整体的密封，使其具有不低于ip54级别的整体防护能力。

14、2、本技术的外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置通过在外壳1上设置灯带组件，通过灯带控制模块12、电机控制模块5或者总控制模块，led指示灯带的颜色和闪烁模式可以自由编程控制，可提升外骨骼机器人的人机交互特性。

15、3、本技术的外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置还采用了双编码器的设计，无需对两编码器单独供电，也无需增加外的机械结构，进而使得外骨骼机器人用高防护能力电动关节装置布局紧凑、可靠性较高。