[实用新型]具有力感知功能的协作机器人关节

说明书

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种具有力感知功能的协作机器人关节。包括输出法兰、力矩传感器、谐波减速器、无框直驱力矩电机、输入法兰及穿线管，其中谐波减速器和无框直驱力矩电机容置于由输出法兰和输入法兰形成的腔体内，输出法兰和输入法兰可相对转动，谐波减速器和无框直驱力矩电机均套设于穿线管上，无框直驱力矩电机的输出端通过谐波减速器与穿线管连接，穿线管通过力矩传感器与输出法兰连接。本实用新型具有力感知功能，由其组成的协作机器人能够在半结构环境下与人协同作业，该协作机器人关节具有高精度力感知功能、结构紧凑、刚度高、可扩展性好的优点。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，特别涉及一种具有力感知功能的协作机器人关节。

背景技术

传统的工业机器人适应结构化生产环境、大批量的制造模式，已经在汽车、电子电气、橡胶及塑料等行业得到了广泛的应用。近年来，随着市场需求向用户定制、多品种、中小批量生产的转变，对机器人的应用需求也发生了变化，要求机器人能够适用柔性的作业任务、半结构化的工作环境等。

近年来，协作机器人日益受到人们的重视，已经有多家机器人制造商开发出这种可以与人协同工作，更加安全且灵活的新型机器人，这种机器人已应用于精密装配、包装、打磨、检测及机床上下料等生产制造领域。协作机器人具有轻质、大负载自重比、灵活易用、安全性高、能够与人协同作业等特点。此项技术不仅有益于提高大型企业的生产效率，也为中小型企业提高自动化作业水平提供了技术支撑。

目前，协作机器人关节实现力感知功能的方法主要分为两种，基于电机电流强度检测的力感知以及基于传感器的力感知。前者存在检测精度差、不精确的缺点，后者由于引入了力矩传感器、编码器等元器件对机器人刚度性能的提高造成了困难。

所以如何在引入传感器的同时保证机器人关节甚至是机器人的刚度，提高结构紧凑性，是本技术领域人员亟待解决的问题。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种具有力感知功能的协作机器人关节，该装置具有力感知功能，由其组成的协作机器人能够在半结构环境下与人协同作业，该协作机器人关节具有高精度力感知功能、结构紧凑、刚度高、可扩展性的优点。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种具有力感知功能的协作机器人关节，包括输出法兰、力矩传感器、谐波减速器、无框直驱力矩电机、输入法兰及穿线管，其中谐波减速器和无框直驱力矩电机容置于由输出法兰和输入法兰形成的腔体内，所述输出法兰和所述输入法兰可相对转动，所述谐波减速器和无框直驱力矩电机均套设于穿线管上，所述无框直驱力矩电机的输出端通过谐波减速器与所述穿线管连接，所述穿线管通过力矩传感器与所述输出法兰连接。

所述无框直驱力矩电机包括无框直驱力矩电机定子、无框直驱力矩电机转子及转子安装轴，其中无框直驱力矩电机定子与所述输入法兰固定连接，所述无框直驱力矩电机转子套装在所述转子安装轴上，所述转子安装轴的输出端与所述谐波减速器连接。

所述谐波减速器包括谐波减速器柔轮、谐波减速器波发生器及谐波减速器钢轮，其中谐波减速器波发生器与所述转子安装轴连接，所述谐波减速器钢轮与输入法兰连接，所述谐波减速器柔轮与所述穿线管连接。

所述转子安装轴的输入端设有制动器，所述制动器包括制动器安装座、制动器摩擦片及制动器衔铁，其中制动器安装座与所述输入法兰连接，所述制动器衔铁安装在制动器安装座上，所述制动器摩擦片与所述转子安装轴连接。

所述转子安装轴的输入端还设有绝对值编码器和增量式编码器。

所述绝对值编码器包括绝对值编码器安装座、绝对值编码器转子和绝对值编码器定子，其中绝对值编码器转子安装于所述穿线管上，所述绝对值编码器定子通过绝对值编码器安装座安装于所述制动器安装座上。