本技术涉及机器人，特别涉及一种关节模组。
背景技术：
1、在机器人应用领域越来越多的同时，协作机器人作为与人类进行协同工作的自动化劳力，进入到了更多的轻工业生产中。协作机器人的每个自由度的运动，都是由其每个关节处的关节模组来产生的。关节模组通常包括关节壳体、设置在关节壳体内并在同一轴线上的输入轴、输出轴、驱动器、制动器、电机组件、编码器及谐波减速机。谐波减速机设置在关节壳体的第一端，驱动器设置在关节壳体的第二端，输出轴沿轴线方向穿设在关节壳体中，输入轴环套于输出轴外周，所述输入轴和输出轴的第一端与谐波减速机连接，第二端沿轴线方向延伸至关节壳体的第二端。
2、以往的技术中，为了装配制动器、轴承、编码器等元件，输出轴的第二端往往会向关节壳体的第二端方向穿出输入轴很长一段距离，以留出足够的长度和空间来装配这些元件，导致关节模组的总体尺寸偏长。
3、以往的技术中，编码器调节复杂，通常采用一个光编加一个绝对值编码器及霍尔传感器的方案，这也导致关节模组的总体尺寸偏长，且霍尔传感器及光编码器抗干扰性差，调节复杂。
4、以往的技术中，为了防止谐波减速机内的润滑油脂被甩出而导致谐波减速机内的油脂量降低，在输入轴和输出轴上靠近谐波减速机的位置处均设置一个油封以防止谐波减速机内部的油脂外流到电机组件、制动器以及驱动器，进而影响整机的外观以及稳定性。输入轴及输出轴的密封均采用o型油封作为动密封，油封体积较大，使得关节总体轴向长度较长，对配合工件材质以及加工精度都有特殊要求，无法满足协作机器人关节精细化设计需求；且o型油封的摩擦力极大地增加了电机组件的扭矩损失，同时增加了电机组件的温升。
5、以往的技术中，两个关节模组之间的连接往往通过六角螺钉结合钥匙孔的方式连接固定，例如中国实用新型专利号为zl202020219985.8，名称为一种协作机器人关节连接方式就采用了这样的连接方式，这样的连接方式使得两个关节模组之间的连接繁琐、连接处的螺钉外露于两个关节模组之间，通常需要单独设置外侧挡环来遮螺钉。
技术实现思路
1、针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种关节模组，能够使关节模组的长度相较于现有技术得以缩短。
2、为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是：提供了一种关节模组，包括关节壳体、设置于关节壳体内并在同一轴线上的输入轴、输出轴、谐波减速机、电机组件、制动器以及驱动器，谐波减速机设置于所述关节壳体的第一端并与所述输入轴和输出轴的第一端连接，所述驱动器设置于所述关节壳体的第二端，所述输入轴环设于输出轴外且外周与电机组件的转子部分连接，所述制动器的定子部分和转子部分均环套于所述输入轴外周，所述制动器的定子部分通过一制动器法兰安装在关节壳体上，且所述制动器的定子部分内周与所述输入轴的外周之间设置有第一轴承。
3、进一步的，所述第一轴承的内圈的第一端与所述制动器的转子抵接，第一轴承的外圈的第二端与所述制动器法兰抵接；所述第一轴承的外圈的第二端与所述制动器法兰之间设置有一抵紧弹簧。
4、进一步的，所述输入轴的第二端设置有第一绝对值编码器；所述输出轴的第二端伸出所述输入轴以用于安装第二绝对值编码器，所述第一绝对值编码器和第二绝对值编码器同轴设置且磁环共面，所述第一绝对值编码器和第二绝对值编码器的读头均集成在所述驱动器上。
5、进一步的，所述第一绝对值编码器的码盘具有设于所述输入轴第二端的外周的第一固定环，所述第一固定环上靠近驱动器的第二端沿径向向外延伸形成有一第一环形盘，所述第一环形盘上设置有向驱动器方向延伸形成的分隔环，所述分隔环将所述第一环形盘分隔成靠近中心侧的内环盘以及远离中心侧的外环盘，所述内环盘和分隔环共同形成开口朝向所述驱动器的避让环槽，所述外环盘上安装有第一磁环；
6、所述第二绝对值编码器的码盘具有第二固定环，所述第二固定环设于所述输出轴第二端伸出输入轴的一段外周，所述第二固定环上靠近所述驱动器的第二端沿径向向外延伸形成有第二环形盘，所述第二环形盘位于所述避让环槽中，且所述第二环形盘和第一环形盘上朝向所述驱动器的第二侧面共面，所述第二环形盘上安装有第二磁环。
7、进一步的，所述输出轴延伸出所述输入轴的一段长度与所述第二磁环至第二固定环的第一端端面的长度一致，当所述第二固定环及第二磁环安装于所述输出轴上后，所述输出轴的第二端端面与所述第二磁环和第一磁环的第二侧面位于同一平面。
8、进一步的，所述输入轴的第二端内周面与所述输出轴的第二端外周面之间设置有第二轴承，所述第二轴承的内圈的第二端端面与所述第二固定环的第一端端面抵接。
9、进一步的，所述驱动器通过螺栓锁紧于所述制动器法兰的第二端端面且与其形成一间隔空间；所述输入轴和输出轴的第二端穿出所述制动器法兰的第二端端面，所述第一绝对值编码器和第二绝对值编码器分别安装在所述输入轴和输出轴的第二端后位于所述间隔空间中。
10、进一步的，所述关节壳体的内腔中靠近第一端的位置处设置有连接板，所述连接板将所述内腔分隔成靠近所述关节壳体的第一端的第一端内腔和靠近所述关节壳体的第二端的第二端内腔，所述谐波减速机设置于所述第一端内腔中，所述电机组件、制动器、编码器以及驱动器均设置于第二端内腔中；所述连接板上设置有沿轴线方向贯通的轴孔，所述输入轴及输出轴的第一端均从所述轴孔中穿出以分别与谐波减速机的柔轮组件和波发生器连接；所述轴孔的内周面和输入轴的外周面之间设置有第三轴承，且所述轴孔上靠近所述谐波减速机的第一端设置有用于抵止所述第三轴承的外圈的第一端的第一凸环，所述输入轴的外周面上设置有用于抵止所述第三轴承的内圈的第二端的第一抵止环。
11、进一步的，所述连接板上朝向第二端内腔的第二侧面设置有一环形腔壁，所述环形腔壁绕所述轴孔外沿设置且位于第二端内腔壁的内侧，所述环形腔壁与所述第二端内腔壁之间形成环形腔体，所述环形腔体通过至少一分隔墙一分为多以形成至少两个散热腔，每一个散热腔内均设置有散热材质；所述电机组件及制动器均设置于所述环形腔壁所围合成的柱形腔体内；所述制动器法兰通过螺栓锁紧于所述环形腔壁的第二端端面。
12、进一步的，所述关节壳体的第二端内腔向关节壳体的第二端方向贯通所述关节壳体，所述关节壳体的第二端开口处设置有后盖，所述后盖通过螺栓螺接在所述分隔墙的第二端端面。
13、本实用新型关节模组与现有技术相比，具有以下有益效果：
14、(1)与传统技术中通过制动器与输入轴端对端的设计构思相比，传统制动器的转子部分的端面与输入轴的端面端连接，需要使转子尺寸精度和输入轴尺寸精度一致，并且在安装时需要保证同轴度，增加了加工和安装难度；传统的制动器的转子部分需要先和输入轴端对端连接，再使制动器的转子部分的内周通过轴承与输出轴外周连接，制动器和输入轴输出轴之间需要进行多次连接；实际制造使用时，需要转子部分和输入轴的部分的精度和公差极小，并且由于多次连接，很难保证转子和输入轴的同轴度；本实用新型将制动器的定子部分和转子部分均设置在输入轴的外周，与端对端的构思相比，连接次数降低，产品尺寸链降低，更好地保证了转子、输入轴和输出轴的同轴度；
15、传统的制动器的转子部分与输出轴之间设置轴承，由于制动器经常需要制动，会对轴承产生撞击，轴承产生轴向窜动，故对编码器产生的不良影响较大，编码器因此而产生数据误差；本技术由于制动器的转子部分套在输入轴上，并且制动器的第二端部分有制动器法兰，制动器法兰牢固的装在关节壳体上，制动器法兰的中心孔对第一绝对值编码器有避让(中心孔的直径大于第一绝对值编码器的外径)，即使在制动时，制动器离编码器的轴向距离较长，因此对编码器无影响；现有技术中端对端的安装方式的安装更加繁琐复杂，制动器需要先将转子部分与输入轴端对端，然后需要双手固定住转子部分以使其无法转动，再将螺栓连接在转子部分和输入轴上，在装配时无定位，增加了装配难度和装配时长，同时增加了关节模组的长度；本技术直接将制动器环设在输入轴上，降低输出轴的长度(输出轴需要穿过制动器定子和转子后安装编码器)，再通过制动器法兰安装在关节壳体上，可增加制动器与输入轴和输出轴的同轴度，极大地降低输出轴的长度，进而降低关节模组整体长度；本实用新型在输入轴和输出轴之间设置一个第二轴承，既实现了输入轴和输出轴之间的转动，又保证了输入轴和输出轴同轴。
16、本实用新型采用上述关节连接结构，将第一连接部、第二连接部以及连接组件均设置在关节模组的壳体内部，无需独立设计外侧挡环遮挡连接螺栓，关节连接结构的连接螺栓、连接台等结构均设置在壳体内部，使得关节模组之间的整体性、一致性更好，进一步增加了用户的满意度和体验感。本实用新型实施方式中的关节模组，在壳体的第一端内壁设置第一连接部，在壳体的第二端内壁设置第二连接部，通过一连接组件连接所述关节模组的第一连接部和相邻的另一个关节模组第二端的第二连接部，通过一连接组件连接所述关节模组的第二端的第二连接部和相邻的又一个关节模组第一端的第一连接部，如此可使关节模组的两端可分别与两个相邻的关节模组进行连接，实现机械臂的多关节连接，连接方式简单可靠。本实用新型实施方式的关节模组，通过端对端的方式与相邻的另一个关节模组进行连接，使得两个关节模组的两个端面完全对准，确保关节之间的装配垂直度或平行度，有效提升整机校准精度。本实用新型实施方式的关节模组，通过将受阻件和阻止件设置在同一平面，使关节运动范围不超过±180°，有效避免穿设在谐波减速机的中心孔中的线束造成线束扭断，提高整机的安全性。
17、本实用新型采用上述关节密封结构，在波发生器两端均通过迷宫式密封单元来实现波发生器两端的动密封，凹凸配合的迷宫式密封结构可有效降低关节模组的长度，解决以往技术中通过油封实现动密封带来的关节模组整体长度增加、安装复杂、因温度升高带来的内外气压较大而导致的油封失效的问题，增加了油脂密封效果，解决以往技术中因油封公差而导致对输入输出轴之间的摩擦阻力增大，从而影响输出扭矩的问题。采用本技术的迷宫式密封结构，可提高电机的输出效率和减速机的传动效率，减少减速机以及电机的摩擦阻力，替换了传统的油封设计，改变波发生器的凸轮轴与关节壳体和柔轮的支撑装配关系，充分利用减速机内部空间设计成迷宫结构。提高关节模组的密封性，克服减速机内外气压差的漏油问题，结构简单紧凑，制造成本低。
1.一种关节模组，包括关节壳体、设置于关节壳体内并在同一轴线上的输入轴、输出轴、谐波减速机、电机组件、制动器以及驱动器，谐波减速机设置于所述关节壳体的第一端并与所述输入轴和输出轴的第一端连接，所述驱动器设置于所述关节壳体的第二端，所述输入轴环设于输出轴外且外周与电机组件的转子部分连接，其特征在于：所述制动器的定子部分和转子部分均环套于所述输入轴外周，所述制动器的定子部分通过一制动器法兰安装在关节壳体上，且所述制动器的定子部分内周与所述输入轴的外周之间设置有第一轴承。
2.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于：所述第一轴承的内圈的第一端与所述制动器的转子抵接，第一轴承的外圈的第二端与所述制动器法兰抵接；所述第一轴承的外圈的第二端与所述制动器法兰之间设置有一抵紧弹簧。
3.如权利要求1所述的关节模组，其特征在于：所述输入轴的第二端设置有第一绝对值编码器；所述输出轴的第二端伸出所述输入轴以用于安装第二绝对值编码器，所述第一绝对值编码器和第二绝对值编码器同轴设置且磁环共面，所述第一绝对值编码器和第二绝对值编码器的读头均集成在所述驱动器上。
4.如权利要求3所述的关节模组，其特征在于：所述第一绝对值编码器的码盘具有设于所述输入轴第二端的外周的第一固定环，所述第一固定环上靠近驱动器的第二端沿径向向外延伸形成有一第一环形盘，所述第一环形盘上设置有向驱动器方向延伸形成的分隔环，所述分隔环将所述第一环形盘分隔成靠近中心侧的内环盘以及远离中心侧的外环盘，所述内环盘和分隔环共同形成开口朝向所述驱动器的避让环槽，所述外环盘上安装有第一磁环；
5.如权利要求4所述的关节模组，其特征在于：所述输出轴延伸出所述输入轴的一段长度与所述第二磁环至第二固定环的第一端端面的长度一致，当所述第二固定环及第二磁环安装于所述输出轴上后，所述输出轴的第二端端面与所述第二磁环和第一磁环的第二侧面位于同一平面。
6.如权利要求4所述的关节模组，其特征在于：所述输入轴的第二端内周面与所述输出轴的第二端外周面之间设置有第二轴承，所述第二轴承的内圈的第二端端面与所述第二固定环的第一端端面抵接。
7.如权利要求3所述的关节模组，其特征在于：所述驱动器通过螺栓锁紧于所述制动器法兰的第二端端面且与其形成一间隔空间；所述输入轴和输出轴的第二端穿出所述制动器法兰的第二端端面，所述第一绝对值编码器和第二绝对值编码器分别安装在所述输入轴和输出轴的第二端后位于所述间隔空间中。
8.如权利要求3所述的关节模组，其特征在于：所述关节壳体的内腔中靠近第一端的位置处设置有连接板，所述连接板将所述内腔分隔成靠近所述关节壳体的第一端的第一端内腔和靠近所述关节壳体的第二端的第二端内腔，所述谐波减速机设置于所述第一端内腔中，所述电机组件、制动器、编码器以及驱动器均设置于第二端内腔中；所述连接板上设置有沿轴线方向贯通的轴孔，所述输入轴及输出轴的第一端均从所述轴孔中穿出以分别与谐波减速机的柔轮组件和波发生器连接；所述轴孔的内周面和输入轴的外周面之间设置有第三轴承，且所述轴孔上靠近所述谐波减速机的第一端设置有用于抵止所述第三轴承的外圈的第一端的第一凸环，所述输入轴的外周面上设置有用于抵止所述第三轴承的内圈的第二端的第一抵止环。
9.如权利要求8所述的关节模组，其特征在于：所述连接板上朝向第二端内腔的第二侧面设置有一环形腔壁，所述环形腔壁绕所述轴孔外沿设置且位于第二端内腔壁的内侧，所述环形腔壁与所述第二端内腔壁之间形成环形腔体，所述环形腔体通过至少一分隔墙一分为多以形成至少两个散热腔，每一个散热腔内均设置有散热材质；所述电机组件及制动器均设置于所述环形腔壁所围合成的柱形腔体内；所述制动器法兰通过螺栓锁紧于所述环形腔壁的第二端端面。
10.如权利要求9所述的关节模组，其特征在于：所述关节壳体的第二端内腔向关节壳体的第二端方向贯通所述关节壳体，所述关节壳体的第二端开口处设置有后盖，所述后盖通过螺栓螺接在所述分隔墙的第二端端面。
