[其他]扭矩可控的旋转驱动器及机器人系统

说明书

提供了一种扭矩可控的旋转驱动器及机器人系统。扭矩可控的旋转驱动器包括：壳体，第一和第二电机，串联弹性元件和输出连接件。第一电机、串联弹性元件和第二电机都可以围绕公共轴线旋转，并且可以全部位于同一模块内，模块可以位于机器手臂的关节处。某些实施例可以包括可以连接到第一电机的第一齿轮箱。扭矩可控的旋转驱动器还可以包括扭矩传感器，扭矩传感器配置为测量施加到旋转驱动器的扭矩。扭矩可控的旋转驱动器还可以包括直接连接到第二电机的第二齿轮箱，和/或，直接连接到第一电机的制动器。

优先权

本申请根据美国法典35 U.S.C.§119(e)要求于2017年8月25日提交的申请号为62/550,385，名称为“旋转并联弹性连接驱动器”的美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。

背景技术

机电系统的精确控制在工厂自动化、物流、供应链操作和许多机器人应用中非常重要。在例如机器手臂等多关节系统中，性能通常取决于每个关节处的驱动单元(actuation unit)。这种多关节单元通常通过位置控制来操作，其中，机器手臂被训练为重复产生特定范围的运动和位置。这种训练需要高的精度，因为即使几毫米的差异甚至可能会显著改变某些操作的结果，例如在组装产品时。此外，基于位置控制的机器手臂不太能够适应不确定性，例如在组装操作中某些零件的精确尺寸或者位置的不确定性。计算机视觉可以帮助解决这种不确定性，但即使是计算机视觉技术也是不精确的。最后，位置控制不能够在例如抛光等应用中精确地引导施加力，此类应用需要依靠施加确定的力。

一些新兴的应用(包括抛光、研磨和某些组装操作)需要仔细地控制来自机器手臂的接触力以及机器手臂适应零件尺寸和位置不确定性的能力。这些应用大幅提高了对于扭矩可控的驱动器的需求。扭矩可控的驱动器是在输出端感应扭矩并将测量结果反馈给计算机以实现主动反馈控制来确保输出扭矩被控制到期望值的驱动器。

实用新型内容

本申请提出了用于提供扭矩可控的旋转驱动器的新颖的且创新的系统。在一个示例中，提供了一种用于在多关节机器人系统中驱动的扭矩可控的旋转驱动器，包括：壳体，第一电机，串联弹性元件，第二电机和输出连接件(output link)。第一电机、串联弹性元件和第二电机可以围绕公共轴线旋转并且可以全部包含在模块内。

在另一示例中，扭矩可控的旋转驱动器还可以包括扭矩传感器，扭矩传感器配置为测量施加到旋转驱动器的扭矩。在另一示例中，扭矩传感器还包括弹性元件，扭矩传感器配置为通过在施加扭矩时测量弹性元件的偏转来测量施加到旋转驱动器的扭矩。在又一示例中，扭矩传感器配置为通过在施加扭矩时测量串联弹性元件的偏转来测量施加到旋转驱动器的扭矩。在另外的又一示例中，扭矩传感器使用霍尔效应传感器测量串联弹性元件的偏转。

在另一示例中，扭矩可控的旋转驱动器还可以包括连接到第一电机的第一齿轮箱。在另一示例中，扭矩可控的旋转驱动器还可以包括连接到第二电机的第二齿轮箱。在又一示例中，扭矩可控的旋转驱动器还可以包括连接到第一电机的制动器。

在另一示例中，输出连接件可以配置为通过轴承相对于壳体旋转。在另一示例中，第一齿轮箱可以直接连接到串联弹性元件。在又一示例中，第一齿轮箱可以直接连接到扭矩传感器。

在另一示例中，输出连接件可以直接连接到串联弹性元件。在另一示例中，输出连接件直接连接到扭矩传感器。在又一示例中，第二电机连接到壳体。在另外的又一示例中，模块位于机器手臂的关节处。

本文中所描述的特征和优点并非穷举，特别地，鉴于附图和描述，许多附加特征和优点对于本领域普通技术人员而言是明显的。此外，应注意的是，说明书中所使用的语言主要是出于可读性和指导性目的而选择的，并不限制本申请主题的保护范围。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的示例性实施例的两个驱动器设计的框图。

图2示出了根据本实用新型的示例性实施例的驱动器系统。