[发明专利]一种高集成度高性能机器人关节单元

权利要求书

1.一种高集成度高性能机器人关节单元，包括带动关节运动的电机总成（1）以及减速器总成（3），其特征在于，电机总成（1）包括用于输出力矩的电机转子（12）以及电机基座（13）；

所述减速器总成（3）设有一齿圈（33），所述齿圈（33）在摩擦力生成器（42）的作用下和电机基座（13）抵触连接；

当电机转子（12）或减速器总成（3）的输出端传递到齿圈（33）的扭矩小于齿圈（33）与电机基座（13）之间的摩擦扭矩时，减速器总成（3）的齿圈（33）在摩擦力生成器（42）作用下产生的摩擦扭矩的作用下固定在电机基座（13）上，电机转子（12）带动减速器总成（3）的输出端转动；

当电机转子（12）或减速器总成（3）的输出端传递到齿圈（33）的扭矩大于齿圈（33）与电机基座（13）之间的摩擦扭矩时，减速器总成（3）的齿圈（33）将在电机转子（12）或减速器总成（3）的输出端带动下，克服摩擦力生成器（42）作用下产生的摩擦扭矩，使得齿圈（33）与电机基座（13）相对转动。

2.如权利要求1所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，所述电机转子（12）穿接在电机基座（13）的内腔中，所述电机基座（13）外侧罩设一前端盖（43），所述摩擦力生成器（42）装配在电机基座（13）与前端盖（43）形成的容纳腔中。

3.如权利要求2所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，所述前端盖（43）与电机基座（13）固接，挤压装配在其内腔的摩擦力生成器（42），摩擦力生成器（42）推动齿圈（33）使得齿圈（33）与电机基座（13）挤压摩擦配合在一起；所述齿圈（33）具有环状摩擦面。

4.如权利要求3所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，所述齿圈（33）设置一环状的摩擦盘（41），所述摩擦盘（41）与电机基座（13）或齿圈（33）摩擦连接；所述摩擦盘（41）采用耐磨材料制造而成。

5.如权利要求4所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，行星齿轮架（34）与电机基座（13）之间装配具有中空结构的输出编码器（39）；所述电机转子（12）与电机基座（13）之间装配有电机编码器（2）；所述电机编码器（2）和输出编码器（39）包括但不限于磁编码器、电感编码器、电容编码器、旋转变压器、光电编码器；所述输出编码器（39）主要用于在所述齿圈（33）摩擦滑动时，依旧能够实现对所述减速器总成（3）的输出端的实时角度检测。

6.如权利要求5所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，所述摩擦力生成器（42）是无源的弹性元件，包括但不限于碟簧、波形弹簧、螺旋弹簧。

7.如权利要求1-6任一所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，所述摩擦力生成器（42）是有源控制单元，其可以产生挤压力，使得齿圈（33）、电机基座（13）能够紧密的挤压摩擦配合在一起；所述有源控制单元包括但不限于电磁铁、电致伸缩材料；

采用有源控制单元后，所述摩擦力生成器（42）能够根据实际需要，实时动态调整所述齿圈（33）与所述电机基座（13）之间的最大摩擦力矩。

8.如权利要求6所述的一种高集成度高性能机器人关节单元，其特征在于，

所述电机总成（1）还包括电机定子及绕组（11）、电机后端盖（14）；

所述减速器总成（3）还包括太阳齿轮（31）、行星齿轮（32）、齿圈（33）、行星齿轮架（34）、输出法兰（35）和输出轴承端盖（37）；

所述摩擦盘（41）、摩擦力生成器（42）和前端盖（43）构成力矩限制总成（4）；

所述电机基座（13）、摩擦盘（41）、齿圈（33）、摩擦力生成器（42）和前端盖（43）共同构成摩擦力矩限制机构 。