本申请属于机器人技术领域，更具体地说，是涉及一种高刚度高效率集成化的精密驱动单元、关节组件及机器人。
背景技术：
关节组件是机器人的基础部件,其性能的好坏直接影响机器人的性能，随着数字伺服技术等电子技术的发展,机器人关节也在不断发展，机器人关节呈现出大力矩、高精度、反应灵敏、小型化,机电一体化,标准化和模块化等趋势,以适应机器人技术发展的需要。由于谐波减速器具有结构简单、体积小、传动比大、精度高等优点，因此在相关技术中，小型机器人的关节组件通常采用谐波减速器。但是利用谐波减速器制成的关节组件存在刚度较差、随着使用时间增长运动精度显著降低、效率偏低等特点。
技术实现要素：
本申请实施例的目的在于提供一种高刚度高效率集成化的精密驱动单元、关节组件及机器人，以解决现有技术中存在的关节组件存在刚度较差、随着使用时间增长运动精度显著降低以及效率偏低的技术问题。
为实现上述目的，本申请采用的技术方案是：
提供一种高刚度高效率集成化的精密驱动单元，包括：摆线针轮减速机构；驱动机构，传动连接于所述摆线针轮减速机构的输入轴，以带动所述摆线针轮减速机构的输入轴转动。
进一步地，所述摆线针轮减速机构包括：输入轴，包括依次固定连接的转动部、第一偏心套和第二偏心套，所述转动部用于传动连接于所述驱动机构，所述第一偏心套和所述第二偏心套均设置为回转体形，所述第一偏心套的中轴线位于所述转动部的转动轴线的一侧，所述第二偏心套的中轴线位于所述转动部的转动轴线的与所述一侧相对的另一侧；第一轴承和第二轴承，所述第一轴承固定套设于所述第一偏心套，所述第二轴承固定套设于所述第二偏心套；第一摆线轮和第二摆线轮，所述第一摆线轮固定套设于所述第一轴承，所述第二摆线轮固定套设于所述第二轴承；所述第一摆线轮具有多个第一通孔，所述多个第一通孔绕所述第一摆线轮的中轴线呈环形分布；所述第二摆线轮具有多个第二通孔，所述多个第二通孔绕所述第二摆线轮的中轴线呈环形分布；所述第一通孔和所述第二通孔一一对应；多个针齿，呈环形分布于所述第一摆线轮和所述第二摆线轮的外侧，用于啮合于所述第一摆线轮和所述第二摆线轮；多个柱销，部分位于所述第一通孔和所述第二通孔，所述柱销和所述第一通孔一一对应，所述柱销和所述第二通孔一一对应；所述柱销用于抵接于所述第一摆线轮以在所述第一摆线轮的带动下绕所述第一摆线轮的中轴线转动；所述柱销用于抵接于所述第二摆线轮以在所述第二摆线轮的带动下绕所述第二摆线轮的中轴线转动；输出轴，固定连接于所述多个柱销，以在所述多个柱销的带动下转动。
进一步地，还包括：第一转速检测机构，连接于所述摆线针轮减速机构的输出轴，用于检测所述摆线针轮减速机构的输出轴的转速。
进一步地，还包括：第二转速检测机构，连接于所述摆线针轮减速机构的输入轴，用于检测所述摆线针轮减速机构的输入轴的转速。
进一步地，还包括：制动机构，用于抵接于所述驱动机构的输出轴，以限制所述驱动机构的输出轴转动；其中，所述制动机构包括：制动盘，固定连接于所述驱动机构的输出轴；端盘，用于抵接于所述制动盘，以限制所述制动盘转动；线圈，用于对所述制动盘施加朝向背离于所述端盘方向运动的电磁力；弹性件，用于对所述制动盘施加朝向靠近于所述端盘方向运动的弹性力。
进一步地，还包括：温度检测机构，用于获取所述摆线针轮减速机构内的温度信息；控制机构，电连接于所述温度检测机构和所述驱动机构，用于接收所述温度信息并根据所述温度信息控制所述驱动机构工作。
进一步地，所述控制机构包括：信号接收单元，用于接收无线信号和电信号；处理单元，用于根据所述无线信号和所述电信号控制所述驱动机构工作。
进一步地，还包括：壳体，内部形成容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述摆线针轮减速机构的至少部分和所述驱动机构的至少部分；所述驱动机构包括：定子，所述定子和所述壳体为一体结构。
还提供一种关节组件，包括：第一关节件和第二关节件；上述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，一端传动连接于所述第一关节件，与所述一端相对的另一端传动连接于所述第二关节件，用于带动所述第一关节件相对于所述第二关节件转动。
还提供一种机器人，包括上述的一种关节组件。
本申请提供的高刚度高效率集成化的精密驱动单元、关节组件及机器人的有益效果在于：该高刚度高效率集成化的精密驱动单元包括：摆线针轮减速机构和驱动机构，驱动机构传动连接于摆线针轮减速机构的输入轴，以带动摆线针轮减速机构的输入轴转动。由于摆线针轮减速机构中无弹性元件，从而整体结构的传动刚性高；其次，摆线针轮减速机构可以保证精密减速器可以实现精确的运动传递；此外，摆线针轮减速机构在工作状况下可以形成纯滚动机构，从而有效提高传动效率。综上，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元可实现精确运动传递，且具有高刚度、高效率的突出优点。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的高刚度高效率集成化的精密驱动单元的结构示意图。
其中，图中各附图标记：
100-高刚度高效率集成化的精密驱动单元；110-壳体；120-摆线针轮减速机构；121-输入轴；122-第一轴承；123-第二轴承；124-柱销；125-输出轴；126-第一摆线轮；127-第二摆线轮；128-针齿；130-驱动机构；131-定子；132-转子；140-制动机构；141-制动盘；142-端盘；143-线圈；144-弹性件；151-第一转速检测机构；152-第二转速检测机构；160-温度检测机构。
具体实施方式
为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
现对本申请实施例提供的机器人进行说明。
本申请提供的机器人包括：本体和关节组件。
关节组件固定安装于本体，关节组件可以为手臂关节、腿部关节等。通过关节组件，可以实现机器人不用位置的结构发生相对转动，以拓展机器人的使用场景。
关节组件包括：第一关节件、第二关节件以及高刚度高效率集成化的精密驱动单元。
高刚度高效率集成化的精密驱动单元的一端传动连接于第一关节件，高刚度高效率集成化的精密驱动单元与该一端相对的另一端传动连接于第二关节件，高刚度高效率集成化的精密驱动单元用于带动第一关节件相对于第二关节件转动。在工作的状态下，高刚度高效率集成化的精密驱动单元通过自身的运动，可以使高刚度高效率集成化的精密驱动单元的一端和另一端之间的夹角发生改变，从而可以带动第一关节件和第二关节件相对转动。
如图1所示，高刚度高效率集成化的精密驱动单元100包括：摆线针轮减速机构120和驱动机构130。
摆线针轮减速机是一种应用行星式传动原理，采用摆线针齿128啮合的新颖传动装置。摆线针轮减速机全部传动装置可分为三部分：输入部分、减速部分、输出部分。在输入轴121上装有一个错位180°的双偏心套，在偏心套上装有两个称为转臂的滚柱轴承，形成h机构、两个摆线轮的中心孔即为偏心套上转臂轴承的滚道，并由摆线轮与针齿128轮上一组环形排列的针齿128相啮合，以组成齿差为一齿的内啮合减速机构。
驱动机构130传动连接于摆线针轮减速机构120的输入轴121，以带动摆线针轮减速机构120的输入轴121转动。具体的，驱动机构130的转子132可以固定连接于摆线针轮减速机构120的输入轴121，以保障二者的连接强度；驱动机构130的转子132也可以通过键连接的方式传动连接于摆线针轮减速机构120的输入轴121，以便于拆装。
该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100包括：摆线针轮减速机构120和驱动机构130，驱动机构130传动连接于摆线针轮减速机构120的输入轴121，以带动摆线针轮减速机构120的输入轴121转动。由于摆线针轮减速机构120中无弹性元件，从而整体结构的传动刚性高；其次，摆线针轮减速机构120可以保证精密减速器可以实现精确的运动传递；此外，摆线针轮减速机构120在工作状况下可以形成纯滚动机构，从而有效提高传动效率。综上，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100可实现精确运动传递，且具有高刚度、高效率的突出优点。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，摆线针轮减速机构120包括：输入轴121、第一轴承122和第二轴承123、第一摆线轮126和第二摆线轮127、多个针齿128以及输出轴125。
输入轴121包括依次固定连接的转动部、第一偏心套和第二偏心套。转动部用于传动连接于驱动机构130，以在驱动机构130的带动下绕其转动轴转动；第一偏心套和第二偏心套均设置为回转体形。具体的，第一偏心套和第二偏心套均可以设置为圆柱体形，以便于加工制造。第一偏心套的中轴线位于转动部的转动轴线的一侧，在驱动机构130带动转动部转动的过程中，第一偏心套在转动部的带动下绕转动部的转动轴线做偏心转动。第二偏心套的中轴线位于转动部的转动轴线的与该一侧相对的另一侧，在驱动机构130带动转动部转动的过程中，第二偏心套在转动部带动下绕转动部的转动轴线做偏心转动。第一偏心套和第二偏心套的相位差可以为180°。
第一轴承122固定套设于第一偏心套，第一偏心套在做偏心转动的过程中，会带动第一轴承122的内圈做偏心转动，第一轴承122的外圈可以做偏心转动，也可以既做偏心转动、也绕外圈的中轴线转动。第二轴承123固定套设于第二偏心套，第二偏心套在做偏心转动的过程中，会带动第二轴承123的内圈做偏心转动，第二轴承123的外圈可以做偏心转动，也可以既做偏心转动、也套外圈的中轴线转动。
第一摆线轮126固定套设于第一轴承122，在第一轴承122的外圈做偏心转动的过程中会带动第一摆线轮126做偏心转动；第二摆线固定套设于第二轴承123，在第二轴承123的外圈做偏心转动的过程中会带动第二摆线轮127做偏心转动。第一摆线轮126和第二摆线轮127上均具有多个齿。第一摆线轮126具有多个第一通孔，第一通孔沿第一摆线轮126的中轴线的方向贯穿第一摆线轮126，多个第一通孔绕第一摆线轮126的中轴线呈环形分布；第二摆线轮127具有多个第二通孔，第一通孔和第二通孔一一对应，第二通孔沿第二摆线轮127的中轴线的方向贯穿第二摆线轮127，多个第二通孔绕第二摆线轮127的中轴线呈环形分布。第一摆线轮126的中轴线和第二摆线轮127的中轴线重合，第一摆线轮126的中轴线和第二摆线轮127的中轴线均可以和转动部的转动轴重合。
多个针齿128呈环形分布于第一摆线轮126和第二摆线轮127的外侧，每个针齿128均用于啮合于第一摆线轮126和第二摆线轮127，在第一摆线轮126和第二摆线轮127做偏心转动的过程中，第一摆线轮126和第二摆线轮127均会和针齿128啮合。在第一摆线轮126和针齿128啮合的过程中会导致第一摆线轮126绕第一摆线轮126的中轴线转动；在第二摆线轮127和针齿128啮合的过程中会导致第二摆线轮127绕第二摆线轮127的中轴线转动。
柱销1124和第一通孔一一对应，柱销1124和第二通孔也一一对应，每个柱销1124均部分插入至与之对应的第一通孔和与之对应的第二通孔内。柱销1124在抵接于第一摆线轮126和抵接于第二摆线轮127之间交替，在柱销1124抵接于第一摆线轮126的情况下，柱销1124在第一摆线轮126的带动下会绕第一摆线轮126的中轴线转动；在柱销1124抵接于第二摆线轮127的情况下，柱销1124在第二摆线轮127的带动下会绕第二摆线轮127的中轴线转动。
输出轴125固定连接于每个柱销1124，由于所有的柱销1124之间的相对位置关系处于固定的状态，因此输出轴125在固定连接于每个柱销1124的情况下，柱销1124绕第一摆线轮126的中轴线转动会带动输出轴125绕第一摆线轮126的中轴线转动。由于第一摆线轮126的中轴线和第二摆线轮127的中轴线均和转动部的转动轴重合，因此输出轴125的转动轴和转动部的转动轴重合。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100还可以包括：第一转速检测机构151。
第一转速检测机构151连接于摆线针轮减速机构120的输出轴125，第一转速检测机构151用于检测摆线针轮减速机构120的输出轴125的转速。具体的，第一转速检测机构151可以为编码器。通过第一转速检测机构151可以精确地获取摆线针轮减速机构120的输出轴125的转速，可以便于精确控制第一关节件和第二关节件的相对转动角度。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100还可以包括：第二转速检测机构152。
第一转速检测机构151连接于摆线针轮减速机构120的输入轴121，第一转速检测机构151用于检测摆线针轮减速机构120的输入轴121的转速。具体的，第一转速检测机构151可以为编码器。通过第二转速检测机构152可以精确地获取摆线针轮减速机构120的输入轴121的转速，可以便于精确控制驱动机构130的输出转速，通过第一转速机构和第二转速机构的共同作用，可以共同实现精确控制第一关节件和第二关节件的相对转动角度。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100还包括：制动机构140。
制动机构140用于抵接于驱动机构130的输出轴125，制动机构140用于限制驱动机构130的输出轴125转动。在驱动机构130的输出轴125需要停止转动的情况下，控制制动机构140可以达到是驱动机构130的输出轴125逐渐减速直至速度为零。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，制动件机构包括：制动盘141、端盘142、线圈143以及弹性件144。
制动盘141固定连接于驱动机构130的输出轴125。具体的，制动盘141可以设置为圆环状，制动盘141可以套设于驱动机构130的输出轴125，以保障在输出机构的输出轴125转动至任意角度，制动盘141均可以抵接于端盘142。
端盘142用于抵接于制动盘141，在端盘142和制动盘141相互抵接的状态下，端盘142和制动盘141之间的摩擦力为制动盘141的转动提供反方向的作用力，以使制动盘141减速直至速度为零。
线圈143固定安装于端盘142，线圈143用于在通电的情况下产生磁性以对制动盘141施加朝向背离于端盘142的方向运动的电磁力。在不需要制动的情况下，线圈143通电，线圈143产生磁力并吸附端盘142背离于制动盘141直至制动盘141和端盘142解除接触。
弹性件144的一端固定连接于端盘142，弹性件144与该一端相对的另一端固定连接于制动盘141，弹性件144用于对制动盘141施加朝向靠近于端盘142方向运动的弹性力。在需要制动的情况下，线圈143断电，端盘142在弹性件144的作用下朝向制动盘141的方向运动，直至端盘142运动至抵接于制动盘141的位置，在端盘142和制动盘141紧密接触的情况下，端盘142对制动盘141施加摩擦力，是制动盘141停止转动。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100还包括：温度检测机构160和控制机构。
温度检测机构160用于获取摆线针轮减速机构120内的温度信息，温度检测机构160可以用于获取摆线针轮减速机构120内的油封的温度信息。具体的，温度检测机构160可以为温度传感器。
控制机构电连接于温度检测机构160和驱动机构130，控制机构于用于接收温度信息并根据温度信息控制驱动机构130工作。例如，在摆线针轮减速机构120内的温度过高的情况下，温度检测机构160获取到此时的温度信息，并将该温度信息传送至控制机构，控制结构接收到该温度信息控制驱动机构130停止工作或控制驱动机构130降低转动速度，以降低摆线针轮减速机构120内的温度。
如图1所示，具体的，控制机构可以包括：信号接收单元和处理单元。
信号接收单元用于接收无线信号和电信号。工作人员可以利用无线信号从远端像控制机构发送信号，信号接收单元可以对该信号进行接收。
处理单元用于根据无线信号和电信号控制驱动机构130工作。例如，信号接收单元接收到的信号为温度信号过高时，处理单元则像驱动机构130发送指令，以降低驱动机构130的转速或者使驱动机构130停止转动。
如图1所示，在本申请的一些实施例中，该高刚度高效率集成化的精密驱动单元100还包括：壳体110。
壳体110的内部形成容纳腔，容纳腔用于容纳摆线针轮减速机构120的至少部分和驱动机构130的至少部分。壳体110为摆线针轮减速机构120和驱动机构130提供稳定的工作环境，为摆线针轮减速机构120和驱动机构130提供保护。
驱动机构130包括定子131和转子132，在工作的状态下，定子131相对于壳体110保持固定不动，转子132相对于壳体110发生转动。定子131可以固定连接于壳体110。具体的，定子131可以和壳体110之间过盈配合，以保障二者的连接强度。定子131和壳体110之间也可以为一体成型结构，在有效保障二者连接强度的同时，还可以降低零件数量，降低装配难度以及提高集成化。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
1.一种高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，包括：
摆线针轮减速机构；
驱动机构，传动连接于所述摆线针轮减速机构的输入轴，以带动所述摆线针轮减速机构的输入轴转动。
2.如权利要求1所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，所述摆线针轮减速机构包括：
输入轴，包括依次固定连接的转动部、第一偏心套和第二偏心套，所述转动部用于传动连接于所述驱动机构，所述第一偏心套和所述第二偏心套均设置为回转体形，所述第一偏心套的中轴线位于所述转动部的转动轴线的一侧，所述第二偏心套的中轴线位于所述转动部的转动轴线的与所述一侧相对的另一侧；
第一轴承和第二轴承，所述第一轴承固定套设于所述第一偏心套，所述第二轴承固定套设于所述第二偏心套；
第一摆线轮和第二摆线轮，所述第一摆线轮固定套设于所述第一轴承，所述第二摆线轮固定套设于所述第二轴承；所述第一摆线轮具有多个第一通孔，所述多个第一通孔绕所述第一摆线轮的中轴线呈环形分布；所述第二摆线轮具有多个第二通孔，所述多个第二通孔绕所述第二摆线轮的中轴线呈环形分布；所述第一通孔和所述第二通孔一一对应；
多个针齿，呈环形分布于所述第一摆线轮和所述第二摆线轮的外侧，用于啮合于所述第一摆线轮和所述第二摆线轮；
多个柱销，部分位于所述第一通孔和所述第二通孔，所述柱销和所述第一通孔一一对应，所述柱销和所述第二通孔一一对应；所述柱销用于抵接于所述第一摆线轮以在所述第一摆线轮的带动下绕所述第一摆线轮的中轴线转动；所述柱销用于抵接于所述第二摆线轮以在所述第二摆线轮的带动下绕所述第二摆线轮的中轴线转动；
输出轴，固定连接于所述多个柱销，以在所述多个柱销的带动下转动。
3.如权利要求1所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，还包括：
第一转速检测机构，连接于所述摆线针轮减速机构的输出轴，用于检测所述摆线针轮减速机构的输出轴的转速。
4.如权利要求3所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，还包括：
第二转速检测机构，连接于所述摆线针轮减速机构的输入轴，用于检测所述摆线针轮减速机构的输入轴的转速。
5.如权利要求1所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，还包括：
制动机构，用于抵接于所述驱动机构的输出轴，以限制所述驱动机构的输出轴转动；其中，
所述制动机构包括：
制动盘，固定连接于所述驱动机构的输出轴；
端盘，用于抵接于所述制动盘，以限制所述制动盘转动；
线圈，用于对所述制动盘施加朝向背离于所述端盘方向运动的电磁力；
弹性件，用于对所述制动盘施加朝向靠近于所述端盘方向运动的弹性力。
6.如权利要求1所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，还包括：
温度检测机构，用于获取所述摆线针轮减速机构内的温度信息；
控制机构，电连接于所述温度检测机构和所述驱动机构，用于接收所述温度信息并根据所述温度信息控制所述驱动机构工作。
7.如权利要求1所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，所述控制机构包括：
信号接收单元，用于接收无线信号和电信号；
处理单元，用于根据所述无线信号和所述电信号控制所述驱动机构工作。
8.如权利要求1所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，其特征在于，还包括：
壳体，内部形成容纳腔，所述容纳腔用于容纳所述摆线针轮减速机构的至少部分和所述驱动机构的至少部分；
所述驱动机构包括：定子，所述定子和所述壳体为一体结构。
9.一种关节组件，其特征在于，包括：
第一关节件和第二关节件；
权利要求1-8中任一项所述的高刚度高效率集成化的精密驱动单元，一端传动连接于所述第一关节件，与所述一端相对的另一端传动连接于所述第二关节件，用于带动所述第一关节件相对于所述第二关节件转动。
10.一种机器人，其特征在于，包括权利要求9所述的一种关节组件。
技术总结