[发明专利]一种具有力/位检测的一体化关节式驱控模块

说明书

本发明提供了一种具有力/位检测的一体化关节式驱控模块，包括谐波减速器、无框电机、输出轮和力矩检测机构，所述的输出轮设置在谐波减速器和无框电机之间，所述的无框电机传递扭矩至谐波减速器的波发生器，谐波减速器的柔轮传递扭矩至输出轮，谐波减速器的钢轮固定在谐波外框内，所述的无框电机固定在电机外框内，所述的力矩检测机构设置在谐波外框和和电机外框之间，且两侧分别与谐波外框和电机外框固定连接，所述的力矩检测机构检测谐波减速器的钢轮的转矩，所述的无框电机内设有检测无框电机位置和转速的霍尔传感器。本发明实现从模块中间输出，既利于驱动模块在机器人系统中的布置，又集合了力矩检测功能，结构布局紧凑，功能多样。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，尤其是涉及一种具有力/位检测的一体化关节式驱控模块。

背景技术

机器人系统中通常使用大量的驱动装置来驱动多自由度关节的运动，驱动装置作为动力输出装置，其外形尺寸和性能对于最终机械系统的性能而言至关重要。

目前机器人系统中的驱动模块通常是将电机和减速器串联，输出端布置在减速器的末端，然而这种输出端偏置的设计有时会导致机器人内部的空间利用率较低，不利于驱动模块的布置；同时驱动模块中往往不具有力矩检测的功能，需要在系统内额外增加力矩检测的机构，结构繁琐，增大驱动模块体积。因此需要设计一种具有力/位检测的一体化关节式驱控模块。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种具有力/位检测的一体化关节式驱控模块，以解决目前驱动模块中输出端偏置且无法测量输出转矩的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种具有力/位检测的一体化关节式驱控模块，包括谐波减速器、无框电机、输出轮和力矩检测机构，所述的输出轮设置在谐波减速器和无框电机之间，所述的无框电机传递扭矩至谐波减速器的波发生器，谐波减速器的柔轮传递扭矩至输出轮，谐波减速器的钢轮固定在谐波外框内，所述的无框电机固定在电机外框内，所述的力矩检测机构设置在谐波外框和和电机外框之间，且两侧分别与谐波外框和电机外框固定连接，所述的力矩检测机构检测谐波减速器的钢轮的转矩，所述的无框电机内设有检测无框电机位置和转速的霍尔传感器。

进一步的，所述的无框电机包括转轴、电机转子、电机定子和电路板，所述的电机定子固定在电机外框上，所述的电机转子设置在电机定子内部，所述的电机转子固定在转轴的一端，所述的转轴的另一端穿过输出轮后与波发生器连接，所述的电路板固定在电机外框外侧，所述的霍尔传感器设置在电路板上，所述输出轮的一端通过轴承定位在电机外框上，所述的输出轮的另一端通过轴承定位在柔轮的台肩上，所述的输出轮与柔轮通过键槽连接。

进一步的，所述的力矩检测机构包括连接框和应变片，所述的连接框上设有应变梁，在每个应变梁上均贴应变片，通过螺钉依次连接谐波外框、连接框和电机外框，所述输出轮位于连接框内。

进一步的，在连接框的四角各设一个应变梁，每个应变梁上贴一个应变片或在连接框的两个角各设一个应变梁，每个应变梁上贴两个应变片。

进一步的，所述转轴上非端部处设有两个支撑轴承，其中一个支撑轴承通过定位套和套筒定位，其中另一个支撑轴承通过转轴台肩和输出轮定位。

进一步的，所述波发生器通过垫圈和螺钉定位在转轴的一端。

进一步的，在谐波外框的外侧设有减速器盖板，所述减速器盖板通过螺钉固定在谐波外框上。

进一步的，连接电机转子的转轴的一端为大径结构，且大径结构的端部处开设有凹槽，所述电机转子为普通转子，电机转子未覆盖转轴的大径结构的端部，在大径结构的端部所述凹槽内设有环形磁铁，所述霍尔传感器垂直设置在电路板上，霍尔传感器伸入环形磁铁形成的磁场内。

进一步的，连接电机转子的转轴的一端为大径结构，所述电机转子为L型结构，电机转子贴合在转轴的大径结构的端部，所述霍尔传感器平行设置在电路板上。