关节模组、关节机器人以及关节模组组件的制作方法

1.本发明涉及驱动设备技术领域，特别涉及一种关节模组、关节机器人以及关节模组组件。


背景技术：

2.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，越来越得到重视，并且应用越来越广泛。在机器人有关技术中，对机器人关节等运动部件的控制最为重要和关键。
3.相关技术的机器人关节模组中，相邻的两个关节模组连接时，容易在二者的连接处出现缝隙，如此将导致二者的连接精度不足，如此，将影响机器人关节模组在传递动力过程中，机器人整机的重复定位精度和绝对定位精度。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提出一种关节模组以提供关节模组的连接方式，旨在解决如何提高机器人整机的重复定位精度和绝对定位精度。
5.为实现上述目的，本发明提出的关节模组，包括：
6.模组主体，所述模组主体包括第一关节本体，以及与所述第一关节本体连接的第一输入套筒；所述第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接，以将所述外部装置的驱动传递至所述第一关节本体；所述第一输入套筒的外侧壁具有引导段，所述引导段的外径尺寸自所述第一输入套筒的自由端向所述第一关节本体的方向逐渐减小；所述引导段上开设有第一紧固孔，所述第一紧固孔沿所述第一输入套筒的径向贯穿所述引导段的侧壁；
7.紧固套，所述紧固套呈环形，所述紧固套具有紧固段，所述紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，所述紧固段上开设有第二紧固孔；所述紧固套套设于所述引导段上，所述第二紧固孔对应所述第一紧固孔设置；
8.紧固件，所述紧固件用于穿过所述第一紧固孔和所述第二紧固孔与所述第一输出结构连接，以使所述紧固套沿所述引导段向所述第一关节本体移动，并传递所述紧固套的移动至所述第一输出结构以使所述第一输出结构向所述第一关节本体的方向移动，使得所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面抵接。
9.可选地，所述引导段的外侧壁与所述紧固端的内侧壁贴合；和/或，
10.所述紧固件包括锁紧部、紧固端，以及连接所述锁紧部和所述连接段的连接段，所述紧固端用于与所述第一输出结构连接；所述锁紧部的径向尺寸大于所述第二紧固孔的孔径，所述锁紧部用于在所述紧固端与所述输出装置连接时锁紧所述第一输入套筒、所述紧固套以及所述第一输出结构。
11.可选地，所述引导段的外侧壁与所述第一输入套筒的轴线之间的夹角为5
°
～45
°
；和/或，
12.所述紧固段的内侧壁与所述紧固套的轴线之间的夹角为45
°
～85
°
。
13.可选地，所述第一输入套筒包括限位段，所述限位段与所述引导段远离所述第一关节本体的一端连接，所述限位段的外径尺寸大于或者等于所述引导段的最大外径尺寸；和/或，
14.所述第一紧固的数量为多个，多个所述第一紧固孔沿所述引导段的周向间隔排布；所述第二紧固的数量为多个，多个所述第二紧固孔沿所述紧固段的周向间隔排布，所述紧固件的数量为多个，多个输送紧固件分布对应所述第一紧固和所述第二紧固孔设置。
15.可选地，所述紧固套包括第一套体和第二套体，所述第一套体和所述第二套体拼接呈环形；和/或，
16.所述关节模组包括压力传感器，所述压力传感器与所述第一关节本体内的主控电路电连接，所述压力传感器设置于所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面，所述压力传感器用于检测所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒的端面之间的压力；和/或，
17.所述第一关节本体包括：电机组件，包括外壳、电机定子和电机转子，所述外壳设有一端开口的安装腔，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔；减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴和输出轮，所述输入轴伸入所述安装腔并与所述电机转子连接，所述输出轮与所述输入轴差速配合并外露于所述安装腔；支撑轴承，包括转动配合的内圈和外圈，所述内圈与所述输出轮固定连接，所述外圈的外周壁设有外螺纹，所述外壳开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈与所述外壳的开口端通过螺纹固定配合。
18.可选地，所述关节本体还包括端盖，所述端盖套设于所述输出轮远离支撑轴承的一侧，所述端盖上设置有第一止口，所述输出轮设置有第一凸筋，所述第一凸筋与所述第一止口对应设置。
19.可选地，所述端盖背离输出轮的一侧具有第一安装孔，所述第一安装孔供外部设备的第一安装件连接，以使所述关节本体可驱动所述外部设备移动；和/或，
20.所述端盖的周壁具有第二安装孔，所述第二安装孔供外部设备的第二安装件连接，以使所述关节本体可驱动所述外部设备移动。
21.可选地，所述第一关节本体还包括第一辅助轴承，所述第一辅助轴承设置于所述安装腔，并且所述第一辅助轴承邻近所述电机转子，所述第一辅助轴承包括第一辅助内圈和第一辅助外圈，所述第一辅助内圈与所述输入轴固定连接，所述第一辅助外圈与所述安装腔的腔壁固定连接；和/或，
22.所述第一关节本体还包括第二辅助轴承和轴承转接环，所述输入轴设置为空心轴，所述关节本体还包括中轴，所述中轴的一端与所述端盖连接，所述中轴穿设于所述输入轴，以与安装于所述外壳另一端的编码器连接，所述输入轴与所述中轴通过所述第二辅助轴承可转动配合，所述第二辅助轴承位于所述输入轴远离所述电机转子的一端，所述轴承转接环设置于所述输出轴与所述第二辅助轴承之间。
23.本发明进一步提出一种关节模组组件，包括第一关节模组和第二关节模组；
24.所述第二关节模组包括第二关节本体和第一输出结构，所述第一输出结构远离所述第二关节本体的端部安装于所述第一关节模组的第一输入套筒内，所述第一输出结构的外侧壁上开设有连接孔，所述第一关节模组的紧固件与所述连接孔连接；
25.其中，第一关节模组，包括：
26.模组主体，所述模组主体包括第一关节本体，以及与所述第一关节本体连接的第一输入套筒；所述第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接，以将所述外部装置的驱动传递至所述第一关节本体；所述第一输入套筒的外侧壁具有引导段，所述引导段的外径尺寸自所述第一输入套筒的自由端向所述第一关节本体的方向逐渐减小；所述引导段上开设有第一紧固孔，所述第一紧固孔沿所述第一输入套筒的径向贯穿所述引导段的侧壁；
27.紧固套，所述紧固套呈环形，所述紧固套具有紧固段，所述紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，所述紧固段上开设有第二紧固孔；所述紧固套套设于所述引导段上，所述第二紧固孔对应所述第一紧固孔设置；
28.紧固件，所述紧固件用于穿过所述第一紧固孔和所述第二紧固孔与所述第一输出结构连接，以使所述紧固套沿所述引导段向所述第一关节本体移动，并传递所述紧固套的移动至所述第一输出结构以使所述第一输出结构向所述第一关节本体的方向移动，使得所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面抵接。
29.可选地，所述第一关节模组还包括第二输出结构，所述第二输出结构与所述所述第一关节模组的第一关节本体连接，所述第二输出结构的轴向与所述输入套筒的的轴向相互垂直；和/或，
30.所述第二关节模组还包括第二输入套筒，所述第二输入套筒与所述第二关节本体连接。
31.本发明进一步提出一种机器人，机器人包括关节模组；或者，关节模组组件；
32.其中，关节模组，包括：
33.模组主体，所述模组主体包括第一关节本体，以及与所述第一关节本体连接的第一输入套筒；所述第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接，以将所述外部装置的驱动传递至所述第一关节本体；所述第一输入套筒的外侧壁具有引导段，所述引导段的外径尺寸自所述第一输入套筒的自由端向所述第一关节本体的方向逐渐减小；所述引导段上开设有第一紧固孔，所述第一紧固孔沿所述第一输入套筒的径向贯穿所述引导段的侧壁；
34.紧固套，所述紧固套呈环形，所述紧固套具有紧固段，所述紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，所述紧固段上开设有第二紧固孔；所述紧固套套设于所述引导段上，所述第二紧固孔对应所述第一紧固孔设置；
35.紧固件，所述紧固件用于穿过所述第一紧固孔和所述第二紧固孔与所述第一输出结构连接，以使所述紧固套沿所述引导段向所述第一关节本体移动，并传递所述紧固套的移动至所述第一输出结构以使所述第一输出结构向所述第一关节本体的方向移动，使得所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面抵接；
36.所述关节模组组件包括第一关节模组和第二关节模组；
37.所述第二关节模组包括第二关节本体和第一输出结构，所述第一输出结构远离所述第二关节本体的端部安装于所述第一关节模组的第一输入套筒内，所述第一输出结构的外侧壁上开设有连接孔，所述第一关节模组的紧固件与所述连接孔连接；
38.其中，第一关节模组，包括：
39.模组主体，所述模组主体包括第一关节本体，以及与所述第一关节本体连接的第一输入套筒；所述第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接，以将所述外部装置的驱动传递至所述第一关节本体；所述第一输入套筒的外侧壁具有引导段，所述引导段的外径尺寸自所述第一输入套筒的自由端向所述第一关节本体的方向逐渐减小；所述引导段上开设有第一紧固孔，所述第一紧固孔沿所述第一输入套筒的径向贯穿所述引导段的侧壁；
40.紧固套，所述紧固套呈环形，所述紧固套具有紧固段，所述紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，所述紧固段上开设有第二紧固孔；所述紧固套套设于所述引导段上，所述第二紧固孔对应所述第一紧固孔设置；
41.紧固件，所述紧固件用于穿过所述第一紧固孔和所述第二紧固孔与所述第一输出结构连接，以使所述紧固套沿所述引导段向所述第一关节本体移动，并传递所述紧固套的移动至所述第一输出结构以使所述第一输出结构向所述第一关节本体的方向移动，使得所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面抵接。
42.本发明进一步提出一种机器人的控制方法，所述机器人包括关节模组；第一输入结构的外侧壁开设有连接孔，该连接孔为螺纹孔，紧固件与所述第一输入结构螺纹连接；
43.所述机器人的控制方法包括：
44.获取第一输出结构的端面与第一输入套筒的端面之间的当前压力；
45.确定当前压力小于预设压力，增加紧固件伸入安装孔的深度，以使第一输出结构的端面向第一输入套筒的端面移动，使得当前挤压力增加至大于或者等于预设压力。
46.可选地，在增加紧固件伸入安装孔的深度的步骤之前还包括：
47.获取当前压力小于预设压力的当前维持时长；
48.确定当前维持时长大于或者等于预设时长，增加紧固件伸入安装孔的深度；
49.确定当前维持时长小于预设时长，保持紧固件伸入安装孔的当前深度。
50.本发明通过将模组主体设置为包括第一关节本体，以及与第一关节本体连接的第一输入套筒；并且第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接，以将外部装置的驱动传递至第一关节本体；同时将第一输入套筒的外径尺寸自第一输入套筒的自由端向第一关节本体的方向逐渐减小；并且将套设在第一输入套筒外部的紧固套的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加；当紧固件穿过第一紧固孔和第二紧固孔与第一输出结构连接时，紧固套将沿引导段向第一关节本体移动，并且紧固件将紧固套的移动传递至第一输出结构，以使第一输出结构向第一关节本体的方向移动，使得第一输出结构的端面与第一输入套筒的端面抵接(也即使得第一输出结构的端面与第一输入套筒的端面之间的缝隙消失)，如此，有利于提高第一输出机构与第一输入套筒之间的连接紧凑性，有利于提高第一输出机构与第一输入套筒的配合精度，有利于提高提高关节模组的传递精度。
附图说明
51.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
52.图1为本发明关节模组一实施例现有相邻的两个关节模组连接的结构示意图；
53.图2为图1中c处的局部放大图；
54.图3为本发明关节模组一实施例两关节模组连接的剖面示意图；
55.图4为本发明关节模组一实施例的结构示意图；
56.图5为本发明关节模组一实施例的结构拆解示意图；
57.图6为本发明关节模组一实施例的拆解剖面示意图；
58.图7为本发明关节模组另一实施例的拆解剖面示意图；
59.图8为本发明关节模组一实施例的剖面示意图；
60.图9为图8中a处的局部放大图；
61.图10为本发明关节模组另一实施例的剖面示意图；
62.图11为图10中b处的局部放大图；
63.图12为本发明关节模组组件一实施例的结构拆解示意图；
64.图13为本发明机器人控制方法一实施例的流程示意图；
65.图14为本发明机器人控制方法另一实施例的流程示意图。
66.附图标号说明：
67.标号名称标号名称标号名称100关节模组110模组主体120第二输出结构130第一输入套筒200紧固套210第二结构孔133第一紧固孔300紧固件310锁紧部320连接段330紧固端121端盖122输出轮123中轴500第二关节模组510第一输出结构520第二输入套筒700外壳710安装腔800支撑轴承810内圈820外圈511连接孔150第一关节本体550第二关节本体131引导段132限位段135止挡台阶900第一辅助轴承910第二辅助轴承
68.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
69.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
70.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
71.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特
征。另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
72.本发明提出一种关节模组100，应用于关节机器人，关节机器人为了提高自由度在关节机器人中，至少设置有一个关节模组，如图1所示，本实施例中以两个关节模组为例进行说明，分别为第一关节模组和第二关节模组500，第一关节模组包括第一关节本体150，以及与第一关节本体150连接的第一输入套筒130。第一输入套筒130开设有第一紧固孔133，第一紧固孔133沿第一输入套筒130的径向贯穿第一输入套筒130的侧壁。
73.第二关节模组500包括第二关节本体550，以及一端与第二关节本体550相连接的第一输出结构510，第一输出结构510远离第二关节本体550的一端的周壁开设有连接孔511，在将第一输出结构510远离第二关节本体550的一端设置于第一输入套筒130时，连接孔511与第一紧固孔133相对，再通过螺栓穿过第一紧固孔133与连接孔511固定连接，达到固定第一关节模组和第二关节模组500的目的。但由于螺栓固定第一输出结构510与第一输入套筒130时，螺栓与第一紧固孔133和连接孔511的精度难以达到要求，同时螺栓无法在第一输出结构510和第一输入套筒130的轴向方向上提供轴向力，导致第一输入套筒130的端壁与第一输出结构510的端壁之间具有间隙l，使得机器人关节模组在高速的传递动力过程中，两相连接的关节模组产生相对运动，造成器人整机的重复定位精度和绝对定位精度差。
74.在本发明实施例中，如图1至图14所示，所述关节模组100包括：
75.模组主体110，所述模组主体110包括第一关节本体150，以及与所述第一关节本体150连接的第一输入套筒130；所述第一输入套筒130用于与外部装置的第一输出结构510连接，以将所述外部装置的驱动传递至所述第一关节本体150；所述第一输入套筒130的外侧壁具有引导段131，所述引导段131的外径尺寸自所述第一输入套筒130的自由端向所述第一关节本体150的方向逐渐减小；所述引导段131上开设有第一紧固孔133，所述第一紧固孔133沿所述第一输入套筒130的径向贯穿所述引导段131的侧壁；
76.紧固套200，所述紧固套200呈环形，所述紧固套200具有紧固段，所述紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，所述紧固段上开设有第二紧固孔210；所述紧固套200套设于所述引导段131上，所述第二紧固孔210对应所述第一紧固孔133设置；
77.紧固件300，所述紧固件300用于穿过所述第一紧固孔133和所述第二紧固孔210与所述第一输出结构510连接，以使所述紧固套200沿所述引导段131向所述第一关节本体150移动，并传递所述紧固套200的移动至所述第一输出结构510以使所述第一输出结构510向所述第一关节本体150的方向移动，使得所述第一输出结构510的端面与所述第一输入套筒130邻近所述第一关节本体150的端面抵接。
78.具体地，本实施例中，关节模组100作为机器人关节，用于机器人中传递和发出驱动，从而实现机器人执行部位的运动。包括第一输出结构510的外部装置的形式可以有很多，如可以为具有驱动电机的另一关节模组100，也可以为其他的具有驱动电机的驱动装置。关节模组100可以独立工作来调节机器人的执行部件，也可以多个关节模组100相互配合来调节机器人的执行部件。
79.其中，关节本体包括：电机组件，包括外壳700、电机定子和电机转子，所述外壳700
设有一端开口的安装腔710，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔710；减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴和输出轮122，所述输入轴伸入所述安装腔710并与所述电机转子连接，所述输出轮122与所述输入轴差速配合并外露于所述安装腔710；支撑轴承800，包括转动配合的内圈810和外圈820，所述内圈810与所述输出轮122固定连接，所述外圈820的外周壁设有外螺纹，所述外壳700开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈820与所述外壳700的开口端通过螺纹固定配合。外壳700呈筒状设置且一端开口，电机定子固定安装于安装腔710内，电机转子可通过轴承与外壳700可转动配合，从而通过电磁感应现象，可使电机转子相对电机定子转动。减速器用以将电机转子调整至预设转速后再输出做功。具体地，输入轴与电机转子固定配合，以使输入轴随电机转子同步转动，再通过与输出轮122差速配合来使输出轴的转速被控制在预设值，从而满足输出要求。支撑轴承800用以实现输出轮122与外壳700的转动配合，从而使输出轴在承受负载时，可将负载分散至电机组件，以避免输出轮122或减速器集中受力，从而提高关节本体的整体结构稳定性。具体的，所述支撑轴承800设置为交叉滚子轴承；支撑轴承800还包括设于内圈810和外圈820之间的多个圆柱滚子，相邻两圆柱滚子的轴向呈十字交叉状设置；如此，可提高支撑轴承800在轴向上的支撑强度，以提高关节本体在轴向上的整体承载能力。在本技术的关节本体中，支撑轴承800的外圈820与外壳700是通过螺纹实现固定配合的，螺纹沿外圈820和外壳700的周向延伸，从而可有效增加支撑轴承800与外壳700的配合位置和配合面积。如此，可将支撑轴承800所受的力沿周向分散至与外壳700配合的各个部位，以提高关节本体的装配结构稳定性，从而提高关节本体的整体负载能力。通过将外圈和外壳设置为螺纹连接，使得外壳上的支撑台阶与柔性传动轮的外翻边之间的挤压力可以调节，在关节模组的装配过程中，先将关节模组进行预装配，再获取支撑台阶和外翻边之间的当前压力；然后比较当前压力和预设压力范围；确定当前压力超出所述预设压力范围，调节所述外圈和所述外壳的轴向相对位置，以使所述支撑台阶和所述外翻边之间的当前压力处于预设压力范围。也即若当前压力小于预设压力范围的最小值时，继续正向旋转外圈和外壳，使得当前压力增加至大于或者等于最小值，以使得当前压力落入到预设压力范围，从而避免由于当前压力太小使得柔性传动轮安装不可靠(将使得柔性传动轮和输出轮之间的同轴度精度得不到保证，从而直接的影响二者之间的传动比)的现象出现，如此有利于提高柔性传动轮的安装可靠性，提高减速器的传动精度；同样的，若当前压力大于预设压力范围的最大值时，需要反向旋转外圈和外壳，使得当前压力减小至小于或者等于最大值，以使得当前压力落入到预设压力范围，从而避免由于当前压力太大使得柔性传动轮形变、易已损坏的现象出现(变形或者损坏的柔性传动轮和输出轮之间的同轴度精度得不到保证，将直接的影响二者之间的传动比)，如此有利于提高柔性传动轮的安装精度和使用寿命，提高减速器的工作可靠性的同时保证关节模组的传动精度。另外由于支撑轴承800的外圈820与外壳700的开口端通过螺纹固定配合，使得第一关节本体的整体结构可以更紧凑、体积更小，相比于现有的支撑轴承800通过螺栓固定而言，本方案通过内螺纹与外螺纹螺纹配合，使得外圈820与外壳700的连接更简单。
80.在一些实施例中，所述关节本体还包括端盖121，所述端盖121套设于所述输出轮122远离支撑轴承800的一侧，所述端盖121上设置有第一止口，所述输出轮122设置有第一凸筋，所述第一凸筋与所述第一止口对应设置。具体地，本实施例中，端盖121面向输出轮
122的一侧开设有第一止口。输出轮122上设置有与第一止口对应的第一凸筋。在一些实施例中，第一凸筋可以插设于所述第一止口内，以提高输出轮122和端盖121的连接紧密度和同轴度。在一些实施例中，第一止口和/或第二止口内还设置有密封圈，以大幅提高端盖121和输出轮122之间的密封性，同时，端盖121和输出轮122通过紧固件300连接，密封圈可以同时给端盖121和输出轮122以反向作用力，起到一定的锁止作用，使得端盖121和输出轮122之间的连接更加可靠。值得说明是的，在一些实施例中，端盖121与关节本体的中轴123固定连接(在一些实施例中端盖121和中轴123一体成型设置)，中轴123沿关节本体的轴线贯穿并与关节本体的另一端连接，如此，可以通过中轴123将外部载荷的作用力快速的传递至整个关节本体，使得关节本体内各部件之间相互的扭矩大幅降低，大幅的提高关节本体整体的同轴度和端盖121的承载强度。在一些实施例中，所述端盖121背离输出轮122的一侧具有第一安装孔，所述第一安装孔供外部设备的第一安装件连接，以使所述关节本体可驱动所述外部设备移动；和/或，所述端盖121的周壁具有第二安装孔，所述第二安装孔供外部设备的第二安装件连接，以使所述关节本体可驱动所述外部设备移动。通过在端盖121背离输出轮122的一侧设置第一安装孔，便于外部设备通过第一安装孔与端盖121连接，另外，通过在在端盖121的周壁设置第二安装孔，提高了外部设备与端盖121连接的多样性，提高了外部设备与端盖121的便捷性。
81.在一些实施例中，所述第一关节本体还包括第一辅助轴承900，所述第一辅助轴承900设置于所述安装腔710，并且所述第一辅助轴承900邻近所述电机转子，所述第一辅助轴承900包括第一辅助内圈和第一辅助外圈820，所述第一辅助内圈与所述输入轴固定连接，所述第一辅助外圈820与所述安装腔710的腔壁固定连接；和/或，所述第一关节本体还包括第二辅助轴承910和轴承转接环，所述输入轴设置为空心轴，所述关节本体还包括中轴，所述中轴的一端与所述端盖121连接，所述中轴穿设于所述输入轴，以与安装于所述外壳700另一端的编码器连接，所述输入轴与所述中轴通过所述第二辅助轴承910可转动配合，所述第二辅助轴承910位于所述输入轴远离所述电机转子的一端，所述轴承转接环设置于所述输出轴与所述第二辅助轴承910之间。输入轴通过第一辅助轴承900和第二辅助轴承910设置于安装腔710内，第一辅助轴承900和第二辅助轴承910分别邻近输入轴的两端，使得输入轴在转动时能够更稳定。为了第二辅助轴承910的内径可以更大，第二辅助轴承910的第二辅助内圈通过轴承转接环与输入轴连接，如此，第二辅助内圈的径向尺寸比第一辅助轴承900的第一内圈的径向尺寸大。第二辅助轴承910的外圈820与端盖121固定连接。
82.第一输出结构510的形式可以有很多，如可以为转轴，也可以为上面实施例中提到的输出轮122，还可以为上面实施例中提到的端盖121，本实施例中第一输出结构510以端盖121为例。第一输出结构510呈柱状，第一输入套筒130呈筒状设置，第一输出结构510插入到第一输入套筒130中。紧固套200的整体外形呈环形设置，紧固套200可以为一体结构，也可以为包括多个部分，如紧固套200包括第一套体和第二套体，第一套体和第二套体拼接呈环形。当然，在一些实施例中，紧固套200包括多个套体，多个套体拼接呈环形。如此，有利于提高紧固套200安装至第一连接套筒上的便捷性。当紧固套200套设在第一输出套筒上时，引导段131的外侧壁与紧固端330的内侧壁贴合。第一输出套筒的一端与关节本体连接，另一端为自由端，引导段131的外径尺寸在自由端向第一关节本体150的方向逐渐减小，同时，紧固套200的内侧具有倾斜面，该倾斜面使得紧固套200的内径逐渐增加。当紧固套200套设于
第一输出套筒上时，紧固套200与第一输出套筒连接时，紧固套200沿第一输出套筒的轴向向关节主体的方向移动。
83.其中，紧固件300的形式可以有很多，下面举例说明。所述紧固件300包括锁紧部310、紧固端330，以及连接所述锁紧部310和所述连接段320的连接段320，所述紧固端330用于与所述第一输出结构510连接；所述锁紧部310的径向尺寸大于所述第二紧固孔210的孔径，所述锁紧部310用于在所述紧固端330与所述输出装置连接时锁紧所述第一输入套筒130、所述紧固套200以及所述第一输出结构510。紧固端330的形式可以有多种，如卡扣、锁扣、螺纹等等均可，本实施例中以螺纹为例。紧固件300在紧固连接紧固套200、第一输入套筒130和第一输入结构时，紧固端330与第一输入结构紧固连接，锁紧部310自紧固套200的外部沿紧固套200的径向压紧，使得紧固套200压紧第一输入套筒130。在紧固套200与第一输入套筒130紧固的过程中，紧固套200向关节本体的方向移动，紧固件300将紧固套200的位移传递至第一输出结构510，使得第一输出结构510向关节本体的方向移动，从而与第一输入套筒130的端面抵接。
84.本实施例中，通过将模组主体110设置为包括第一关节本体150，以及与第一关节本体150连接的第一输入套筒130；并且第一输入套筒130用于与外部装置的第一输出结构510连接，以将外部装置的驱动传递至第一关节本体150；同时将第一输入套筒130的外径尺寸自第一输入套筒130的自由端向第一关节本体150的方向逐渐减小；并且将套设在第一输入套筒130外部的紧固套200的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加；当紧固件300穿过第一紧固孔133和第二紧固孔210与第一输出结构510连接时，紧固套200将沿引导段131向第一关节本体150移动，并且紧固件300将紧固套200的移动传递至第一输出结构510，以使第一输出结构510向第一关节本体150的方向移动，使得第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面抵接(也即使得第一输出结构的端面与第一输入套筒的端面之间的缝隙消失)，如此，有利于提高第一输出机构与第一输入套筒130之间的连接紧凑性，有利于提高第一输出机构与第一输入套筒130的配合精度，有利于提高提高关节模组100的传递精度。
85.在一些实施例中，为了提高驱动第一输出结构510移动的便捷性，所述引导段131的外侧壁与所述第一输入套筒130的轴线之间的夹角为5
°
～45
°
；和/或，所述紧固段的内侧壁与所述紧固套200的轴线之间的夹角为45
°
～85
°
。具体地，本实施例中，引导段131的外侧壁为圆锥面，该圆锥面与第一输入套筒130的轴线之间的夹角β可以为8
°
、12
°
、15
°
、16
°
、18
°
、19
°
、22
°
、25
°
、27
°
、30
°
、33
°
、35
°
、37
°
、40
°
、43
°
等等。
86.在一些实施例中，为了提高紧固套200与第一输入套筒130的连接稳定性，所述第一输入套筒130包括限位段132，所述限位段132与所述引导段131远离所述第一关节本体150的一端连接，所述限位段132的外径尺寸大于或者等于所述引导段131的最大外径尺寸。在一些实施例中，第一输入套筒还包括止挡台阶135，止挡台阶135与引导段131邻近关节本体的一端连接，以限位紧固套向关节本体移动的最大行程。如此，使得紧固套只能在止挡台阶135和限位段132之间的范围内移动，有利于提高紧固套工作的稳定性。所述第一紧固的数量为多个，多个所述第一紧固孔133沿所述引导段131的周向间隔排布；所述第二紧固的数量为多个，多个所述第二紧固孔210沿所述紧固段的周向间隔排布，所述紧固件300的数量为多个，多个输送紧固件300分布对应所述第一紧固和所述第二紧固孔210设置。
87.在一些实施例中，为了提高第一输出结构510和第一输入套筒130的装配精度，所
述关节模组100包括压力传感器，所述压力传感器与所述第一关节本体150内的主控电路电连接，所述压力传感器设置于所述第一输入套筒130邻近所述第一关节本体150的端面，所述压力传感器用于检测所述第一输出结构510的端面与所述第一输入套筒130的端面之间的压力。
88.请参见图12，本发明提供一种关节模组100组件，包括第一关节模组和第二关节模组500，所述第一关节模组为上面实施例矢量图中的关节模组100；所述第二关节模组500包括第二关节本体550和第一输出结构510，所述第一输出结构510远离所述第二关节本体550的端部安装于所述第一关节模组的第一输入套筒130内，所述第一输出结构510的外侧壁上开设有连接孔511，所述第一关节模组的紧固件300与所述连接孔511连接。所述第一关节模组还包括第二输出结构120，所述第二输出结构120与所述所述第一关节模组的第一关节本体150连接，所述第二输出结构120的轴向与所述输入套筒的的轴向相互垂直。所述第二关节模组500还包括第二输入套筒520，所述第二输入套筒520与所述第二关节本体550连接，第二输入套筒520的轴向与第一输出结构510的轴向相互垂直。
89.参见图13和图14，本发明进一步提出一种机器人的控制方法，所述机器人包括关节模组100；第一输入结构的外侧壁开设有连接孔511，该连接孔511为螺纹孔，紧固件300与所述第一输入结构螺纹连接；所述机器人的控制方法包括：
90.s100，获取第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间的当前压力；
91.s200，确定当前压力小于预设压力，增加紧固件300伸入安装孔的深度，以使第一输出结构510的端面向第一输入套筒130的端面移动，使得当前挤压力增加至大于或者等于预设压力。
92.具体地，本实施例中，通过压力传感器检测出第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间的当前压力。当前压力小于预设压力，说明第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间的压力不足，二者的紧凑性不够。或者说，当当前压力为零时，说明第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间有间隙，二者并没有抵接。如此，在确定当前压力小于预设压力时，调节紧固将，增加增加紧固件300伸入安装孔的深度，以使第一输出结构510的端面向第一输入套筒130的端面移动，使得当前挤压力增加至大于或者等于预设压力。
93.在一些实施例中，为了避免误判，提高调节紧固件300的准确性，在增加紧固件300伸入安装孔的深度的步骤之前还包括：
94.s210，确定当前压力小于预设压力；
95.s220，获取当前压力小于预设压力的当前维持时长；
96.s230，确定当前维持时长大于或者等于预设时长，增加紧固件300伸入安装孔的深度；确定当前维持时长小于预设时长，保持紧固件300伸入安装孔的当前深度。
97.本实施例中，在确定当前压力小于预设压力时，并非直接调节紧固件300，而是通过计时器计算维持当前压力小于预设压力这个状态的当前维持时长。比对当前维持时长与预设时长，如果确定当前维持时长大于或者等于预设时长，增加紧固件300伸入安装孔的深度；如果确定当前维持时长小于预设时长，保持紧固件300伸入安装孔的当前深度。如此，可以避免关节模组100在机器人移动的过程中因为一些工况而导致误判的现象出现。例如，在有一定加速度的情况下，或者在机器人的机械臂发生碰撞的情况下，这些工况，都有可能使
得第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间的当前压力临时性的变小。通过本实施例的技术方案，有利于提高调节紧固件300的以调节第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间距离的精度。关于预设时长的设置非常关键，太长了将影响到机器人工作的精度，太短了容易出现误判。在一些实施例中，预设时长可以根据机器人当前执行的运动指令相关联。也即，根据机器人当前执行的指令，获取影响第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间的当前压力的运动时段，根据运动时段的时间长度获取预设时长。获取的方式可以通过查询映射表(机器人的存储装置中存储有“运动时段的时间长度-预设时长”的映射表)获取，也可以为运动时段的时间长度与一个常数值的和。也即，预设时长将设置为略微的大于运动时段的时间长度。具体地，可以根据机器人执行当前指令，获取关节模组具有加速度的时间段(无论是该关节模组的电机作为驱动，还是机器人的其它驱动装置作为驱动)，从中获取减小第一输出结构510的端面与第一输入套筒130的端面之间挤压力的有效方向。获取各有效方向上关节模组保持加速度的时间长度，根据时间长度获取预设时长。
98.本发明还提出一种关节机器人，该关节机器人包括关节模组100或者关节模组100组件，该关节模组100的具体结构参照上述实施例，由于本关节机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
99.以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种关节模组，其特征在于，所述关节模组包括：模组主体，所述模组主体包括第一关节本体，以及与所述第一关节本体连接的第一输入套筒；所述第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接，以将所述外部装置的驱动传递至所述第一关节本体；所述第一输入套筒的外侧壁具有引导段，所述引导段的外径尺寸自所述第一输入套筒的自由端向所述第一关节本体的方向逐渐减小；所述引导段上开设有第一紧固孔，所述第一紧固孔沿所述第一输入套筒的径向贯穿所述引导段的侧壁；紧固套，所述紧固套呈环形，所述紧固套具有紧固段，所述紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，所述紧固段上开设有第二紧固孔；所述紧固套套设于所述引导段上，所述紧固套的内表面与所述引导段的外表面滑动配合，所述第二紧固孔对应所述第一紧固孔设置；紧固件，所述紧固件用于穿过所述第一紧固孔和所述第二紧固孔与所述第一输出结构连接，以使所述紧固套沿所述引导段向所述第一关节本体移动，并传递所述紧固套的移动至所述第一输出结构以使所述第一输出结构向所述第一关节本体的方向移动，使得所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面抵接。2.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述引导段的外侧壁与所述紧固端的内侧壁贴合；和/或，所述紧固件包括锁紧部、紧固端，以及连接所述锁紧部和所述紧固端的连接段，所述紧固端用于与所述第一输出结构连接；所述锁紧部的径向尺寸大于所述第二紧固孔的孔径，所述锁紧部用于在所述紧固端与所述输出装置连接时锁紧所述第一输入套筒、所述紧固套以及所述第一输出结构。3.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述引导段的外侧壁与所述第一输入套筒的轴线之间的夹角为5
°
～45
°
；和/或，所述紧固段的内侧壁与所述紧固套的轴线之间的夹角为45
°
～85
°
；和/或，所述紧固套包括多个套体，所述多个套体拼接呈环形。4.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述第一输入套筒包括限位段，所述限位段与所述引导段远离所述第一关节本体的一端连接，所述限位段的外径尺寸大于或者等于所述引导段的最大外径尺寸；和/或，所述第一紧固孔的数量为多个，多个所述第一紧固孔沿所述引导段的周向间隔排布；所述第二紧固孔的数量为多个，多个所述第二紧固孔沿所述紧固段的周向间隔排布，所述紧固件的数量为多个，多个所述紧固件分布对应所述第一紧固和所述第二紧固孔设置。5.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述紧固套包括第一套体和第二套体，所述第一套体和所述第二套体拼接呈环形；和/或，所述关节模组包括压力传感器，所述压力传感器与所述第一关节本体内的主控电路电连接，所述压力传感器设置于所述第一输入套筒邻近所述第一关节本体的端面，所述压力传感器用于检测所述第一输出结构的端面与所述第一输入套筒的端面之间的压力；和/或，所述第一关节本体包括：电机组件，包括外壳、电机定子和电机转子，所述外壳设有一端开口的安装腔，所述电机定子和电机转子安装于所述安装腔；减速器，安装于所述电机组件的开口端，所述减速器具有输入轴和输出轮，所述输入轴伸入所述安装腔并与所述电机转子连接，所述输出轮与所述输入轴差速配合并外露于所述安装腔；支撑轴承，包括转动配
合的内圈和外圈，所述内圈与所述输出轮固定连接，所述外圈的外周壁设有外螺纹，所述外壳开口端的内周壁设有内螺纹，所述外圈与所述外壳的开口端通过螺纹固定配合。6.如权利要求5所述的关节模组，其特征在于，所述关节本体还包括端盖，所述端盖套设于所述输出轮远离支撑轴承的一侧，所述端盖上设置有第一止口，所述输出轮设置有第一凸筋，所述第一凸筋与所述第一止口对应设置。7.如权利要求6所述的关节模组，其特征在于，所述端盖背离输出轮的一侧具有第一安装孔，所述第一安装孔供外部设备的第一安装件连接，以使所述关节本体可驱动所述外部设备移动；和/或，所述端盖的周壁具有第二安装孔，所述第二安装孔供外部设备的第二安装件连接，以使所述关节本体可驱动所述外部设备移动。8.如权利要求6所述的关节模组，其特征在于，所述第一关节本体还包括第一辅助轴承，所述第一辅助轴承设置于所述安装腔，并且所述第一辅助轴承邻近所述电机转子，所述第一辅助轴承包括第一辅助内圈和第一辅助外圈，所述第一辅助内圈与所述输入轴固定连接，所述第一辅助外圈与所述安装腔的腔壁固定连接；和/或，所述第一关节本体还包括第二辅助轴承和轴承转接环，所述输入轴设置为空心轴，所述关节本体还包括中轴，所述中轴的一端与所述端盖连接，所述中轴穿设于所述输入轴，以与安装于所述外壳另一端的编码器连接，所述输入轴与所述中轴通过所述第二辅助轴承可转动配合，所述第二辅助轴承位于所述输入轴远离所述电机转子的一端，所述轴承转接环设置于所述输出轴与所述第二辅助轴承之间。9.一种关节模组组件，其特征在于，包括第一关节模组和第二关节模组，所述第一关节模组为权利要求1至8中任意一项所述关节模组；所述第二关节模组包括第二关节本体和第一输出结构，所述第一输出结构远离所述第二关节本体的端部安装于所述第一关节模组的第一输入套筒内，所述第一输出结构的外侧壁上开设有连接孔，所述第一关节模组的紧固件与所述连接孔连接。10.如权利要求9所述的关节模组，其特征在于，所述第一关节模组还包括第二输出结构，所述第二输出结构与所述所述第一关节模组的第一关节本体连接，所述第二输出结构的轴向与所述输入套筒的的轴向相互垂直；和/或，所述第二关节模组还包括第二输入套筒，所述第二输入套筒与所述第二关节本体连接。11.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述关节模组；或者，包括如权利要求9或10所述的关节模组组件。12.一种机器人的控制方法，其特征在于，所述机器人包括如权利要求1至8中任意一项所述关节模组；第一输入结构的外侧壁开设有连接孔，该连接孔为螺纹孔，紧固件与所述第一输入结构螺纹连接；所述机器人的控制方法包括：获取第一输出结构的端面与第一输入套筒的端面之间的当前压力；确定当前压力小于预设压力，增加紧固件伸入安装孔的深度，以使第一输出结构的端面向第一输入套筒的端面移动，使得当前挤压力增加至大于或者等于预设压力。13.如权利要求12所述的机器人的控制方法，其特征在于，在增加紧固件伸入安装孔的
深度的步骤之前还包括：获取当前压力小于预设压力的当前维持时长；确定当前维持时长大于或者等于预设时长，增加紧固件伸入安装孔的深度；确定当前维持时长小于预设时长，保持紧固件伸入安装孔的当前深度。

技术总结
本发明公开一种关节模组，包括模组主体，模组主体包括第一关节本体，以及与第一关节本体连接的第一输入套筒；第一输入套筒用于与外部装置的第一输出结构连接；第一输入套筒的外侧壁具有引导段，引导段的外径尺寸自第一输入套筒的自由端向第一关节本体的方向逐渐减小；引导段上开设有第一紧固孔，第一紧固孔沿第一输入套筒的径向贯穿引导段的侧壁；紧固套，紧固套呈环形，紧固套具有紧固段，紧固段的内径向尺寸自其一端向另一端逐渐增加，紧固段上开设有第二紧固孔；紧固套套设于引导段上，第二紧固孔对应第一紧固孔设置；紧固件，紧固件用于穿过第一紧固孔和第二紧固孔与第一输出结构连接。本发明关节模组可提高关节模组的传动精度。精度。精度。


技术研发人员：贾玺庆
受保护的技术使用者：深圳市零差云控科技有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/7/13