[发明专利]具有失电制动与多种感知功能的机械臂模块化关节

权利要求书

1.一种具有失电制动与多种感知功能的机械臂模块化关节，所述机械臂模块化关节包括机械系统(1)、关节电气系统(5)、传感器系统(6)及失电制动器(7)；机械系统(1)、关节电气系统(5)、传感器系统(6)和失电制动器(7)集成于一体；机械系统(1)包括关节固定端(2)、关节输出端(3)、关节传动装置(4)、交叉滚柱轴环(8)、第一深沟球轴承(9)和第二深沟球轴承(10)；关节固定端(2)包括电机外壳(2-1)、C型环(2-2)、电机定子(2-3)、电机端盖(2-4)、谐波减速器刚轮固定架(2-5)、谐波减速器刚轮(2-6)、绝对式光电编码器固定架(2-7)、固定螺母(2-8)、关节中心走线圆管(2-9)、增量式磁编码器固定架(2-10)、第一深沟球轴承压板(2-11)、第二深沟球轴承压板(2-12)及蝶形弹簧(2-13)；关节输出端(3)包括谐波减速器柔轮(3-1)、刚性连接件(3-2)、关节输出外壳(3-3)、关节限位块(3-4)、交叉滚柱轴环外圈挡板(3-5)、垫圈(3-6)及圆环套(3-7)；关节传动装置(4)包括电机转子(4-1)、电机轴(4-2)、谐波减速器波发生器(4-3)、轴承套筒(4-4)及磁环支架(4-5)；关节电气系统(5)包括关节驱动板(5-1)及关节控制板(5-2)；传感器系统(6)包括力矩传感器(11)、绝对式光电编码器(12)、增量式磁编码器(13)及电机霍尔传感器(14)，绝对式光电编码器包括发光板(12-1)、接收板(12-2)、旋转码盘(12-3)、狭缝(12-4)、金属支架(12-5)及光电/力矩传感器处理电路板(12-6)；增量式磁编码器(13)包括磁环(13-1)及增量式磁编码器电路板(13-2)；电机霍尔传感器(14)包括电机霍尔(14-1)及电机霍尔传感器电路板(14-2)；

电机外壳(2-1)和谐波减速器柔轮(3-1)均套装在关节中心走线圆管(2-9)的外壁上，电机定子(2-3)通过C型环(2-2)与电机外壳(2-1)的内壁固连，第一深沟球轴承压板(2-11)与电机外壳(2-1)的输出端固连，电机端盖(2-4)与电机外壳(2-1)的输入端固连，第二深沟球轴承压板(2-12)安装在电机端盖(2-4)上，增量式磁编码器固定架(2-10)与电机端盖(2-4)的输入端固连，谐波减速器刚轮(2-6)通过谐波减速器刚轮固定架(2-5)与电机外壳(2-1)的输出端固连，绝对式光电编码器固定架(2-7)依次通过谐波减速器刚轮(2-6)、谐波减速器刚轮固定架(2-5)与电机外壳(2-1)的输出端固连，固定螺母(2-8)与绝对式光电编码器固定架(2-7)可拆卸连接，关节中心走线圆管(2-9)与失电制动器(7)的失电制动器端盖(7-1)固连；

刚性连接件(3-2)的输入端(3-8)与谐波减速器柔轮(3-1)固连，刚性连接件(3-2)的输出端(3-9)与力矩传感器(11)的机械本体(11-1)的内环(11-4)固连，该力矩传感器(11)的机械本体(11-1)的外环(11-3)与关节输出外壳(3-3)的输出端(3-10)固连，关节输出外壳(3-3)的输入端(3-11)通过垫圈(3-6)与交叉滚柱轴环外圈挡板(3-5)固连，关节限位块(3-4)通过交叉滚柱轴环外圈挡板(3-5)与关节输出外壳(3-3)固连，圆环套(3-7)固定在力矩传感器(11)的机械本体(11-1)的内环(11-4)的内腔中；

电机轴(4-2)套装在关节中心走线圆管(2-9)上并置于电机外壳(2-1)内，电机轴(4-2)与关节中心走线圆管(2-9)间隙配合，电机转子(4-1)与电机轴(4-2)固连，谐波减速器波发生器(4-3)与电机轴(4-2)的输出端固连，磁环支架(4-5)固套装在电机轴(4-2)上，轴承套筒(4-4)固套装在电机轴(4-2)上并通过磁环支架(4-5)轴向定位；谐波减速器柔轮(3-1)置于谐波减速器刚轮(2-6)与谐波减速器波发生器(4-3)之间；

第一深沟球轴承(9)的内圈(9-1)安装于电机轴(4-2)上，第一深沟球轴承(9)的外圈(9-2)安装于电机外壳(2-1)内，第一深沟球轴承(9)的外圈(9-2)通过第一深沟球轴承压板(2-11)轴向定位，第二深沟球轴承(10)的内圈(10-1)安装于电机轴(4-2)上并通过轴承套筒(4-4)轴向定位，第二深沟球轴承(10)的外圈(10-2)安装于电机端盖(2-4)内，第二深沟球轴承(10)的外圈(10-2)通过第二深沟球轴承压板(2-12)轴向定位，蝶形弹簧(2-13)置于第二深沟球轴承压板(2-12)与失电制动器(7)的失电制动器底座(7-2)之间；

交叉滚柱轴环(8)的内圈(8-1)套装在电机外壳(2-1)的外侧壁上，交叉滚柱轴环(8)的外圈(8-2)安装于关节输出外壳(3-3)内并通过交叉滚柱轴环外圈挡板(3-5)轴向定位，增量式磁编码器(13)的磁环(13-1)固套装在磁环支架(4-5)上，增量式磁编码器电路板(13-2)与增量式磁编码器固定架(2-10)固连，电机霍尔(14-1)和电机霍尔传感器电路板(14-2)集成于一体并共同固定于电机定子(2-3)上；

失电制动器(7)的失电制动器端盖(7-1)及失电制动器外壳(7-3)均与电机端盖(2-4)固连，失电制动器(7)的旋转摩擦片(7-4)与电机轴(4-2)连接；

关节驱动板(5-1)与关节控制板(5-2)共同安装于失电制动器端盖(7-1)上；发光板(12-1)与接收板(12-2)平行设置，金属支架(12-5)位于发光板(12-1)及接收板(12-2)之间，且金属支架(12-5)与发光板(12-1)一起固定安装于关节输出外壳(3-3)上，狭缝(12-4)的一端与金属支架(12-5)固连，旋转码盘(12-3)置于发光板(12-1)与狭缝(12-4)之间，旋转码盘(12-3)通过固定螺母(2-8)将旋转码盘(12-3)与绝对式光电编码器固定架(2-7)固连，光电/力矩传感器处理电路板(12-6)与接收板(12-2)平行设置并位于接收板(12-2)的外侧，光电/力矩传感器处理电路板(12-6)与力矩传感器(11)的外环(11-3)固连，绝对式光电编码器(12)的旋转码盘(12-3)固连于绝对式光电编码器固定架(2-7)，发光板(12-1)、接收板(12-2)、狭缝(12-4)及金属支架(12-5)共同固连于关节输出外壳(3-3)内侧，光电/力矩传感器处理电路板(12-6)、电机霍尔传感器电路板(14-2)、增量式磁编码器电路板(13-2)及失电制动器(7)均通过多根导线与关节电气系统(5)连接。