[发明专利]一种两级行星传动的机器人关节本体驱动器

说明书

本发明公开了一种两级行星传动的机器人关节本体驱动器，该驱动器包括电机、一级行星减速器、二级行星减速器、磁电式编码器、轴承和外壳；两级级行星减速器通过轴承沿轴向安装在外壳内部，一级行星减速器的输出轴架与二级行星减速器的太阳轮固连；电机将转动传递给一级行星减速器的输入轴，转动减速后由一级行星减速器的输出轴架将传动传递至二级行星减速器太阳轮，二级行星减速器的内齿圈固联于电机输出端外壳上，驱动器通过二级行星减速器的输出轴架进行转动输出；磁电式编码器通过感知磁场变化对电机转速进行反馈。本发明能够满足机器人高动态响应性能要求，克服传统的直驱驱动器、串联弹性驱动器以及现有的本体驱动器所存在的问题。

技术领域

本发明涉及电驱动机器人关节驱动器领域，尤其涉及一种集成两级行星传动的机器人关节紧凑型本体驱动器。

背景技术

电驱动机器人关机驱动器按照驱动器结构和配置大致可以分为直驱驱动器、串联弹性驱动器和本体驱动器等。随着机器人的整体技术的发展，整个机器人特别是腿足式机器人更加强调机器人的动态响应性能和爆炸性运动性能，而传统的静态运动性能正在被慢慢淘汰，所以对机器人关节驱动器的性能提出了更高要求，主要包括：a)结构紧凑、质量轻、能量输出密度高；b)动态响应性能好、可靠性稳定性高；c)传动误差小，传动效率高。

目前主流的驱动器中，直驱驱动器发展相对成熟，输出能力强，可做到高频响应但驱动器存在动态物理交互性能差，大冲击下容易损坏，质量大不适合腿足式机器人应用等问题。串联弹性驱动器多引入谐波减速器进行传动，柔性体抗外界冲击性能强但刚度较小，高频响应性能较弱，通频带宽较窄，而谐波减速器的引入，导致通过电流闭环测量力矩有很大的偏差，对控制具有不利影响，此外需要增加扭矩传感器进行驱动力闭环控制，结构复杂。本体驱动器是指大力矩输出密度驱动器配置低减速比减速器的驱动方案，该方案具有抗冲击能力强、力矩反馈精准、具有高频响应性能等显著优点，非常适合高动态响应性能要求的机器人中，因此本体驱动器在高动态性能机器人领域具有十分广阔的应用前景。为增加集成驱动器的输出扭矩，目前存在的本体驱动器通常采用单级行星传动，但单级行星减速器加速比为3-9，在采用单级行星减速器高传动比传动时，减速器质量和尺寸较大，难以满足小尺寸、轻质量、的整体要求。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种两级行星传动的机器人关节本体驱动器，能够满足机器人尤其是腿足式机器人高动态响应性能要求，克服传统的直驱驱动器、串联弹性驱动器以及现有的本体驱动器所存在的问题。

一种两级行星传动的机器人关节本体驱动器，该驱动器包括电机、一级行星减速器、二级行星减速器、磁电式编码器、轴承和外壳；

所述一级行星减速器和二级行星减速器通过轴承沿轴向安装在外壳内部，一级行星减速器的输出轴架与二级行星减速器的太阳轮固连；所述电机对应安装在一级行星减速器的位置并将转动传递给一级行星减速器的输入轴，转动减速后由一级行星减速器的输出轴架将传动传递至二级行星减速器太阳轮，二级行星减速器的内齿圈固联于电机输出端外壳上，驱动器通过二级行星减速器的输出轴架进行转动输出；所述磁电式编码器安装在一级行星减速器的输入轴的尾端，通过感知磁场变化对电机转速进行反馈。

进一步地，所述一级行星减速器和二级行星减速器采用低传动比的配置方式。

进一步地，所述一级行星减速器集成在电机定子内部，一级行星减速器轴向约束由行星输出轴架提供，行星轮与输出轴架间配置滚针轴承使行星轮和输出轴架做相对转动。

进一步地，所述二级行星减速器的内齿圈集成在外壳上对应驱动器输出端一侧，行星轮的轴向约束由外壳和与深沟球轴承提供。

进一步地，所述电机还包括电机输出法兰，电机输出法兰固联在电机转子上，电机输出法兰与一级行星减速器输入轴联接将传动传至一级行星减速器。

进一步地，所述电机采用外转子电机或内转子电机。