[发明专利]一种双向输出仿人机器人用臂部一体化关节

说明书

一种双向输出仿人机器人用臂部一体化关节，由无框力矩电机、电磁安全制动器、绝对值位置传感器、谐波减速器、输出部分、轴承和轴承架、壳体组成。其中无框力矩电机、电磁安全制动器、绝对值位置传感器安装在高速电机轴上；谐波减速器连接高速电机轴和低速输出轴；输出部分安装在低速输出轴上；轴承和轴承架固定在壳体内。本发明专利集合了减速装置、传感检测、制动装置为一体，采用专用伺服驱动器进行驱动。在结构上进行了创新优化，与现有产品相比，设计的一体化关节可以实现双向出力，克服了单口出力带来的受力不均以及连接方式单一等问题。该一体化关节重量轻、体积小、承受载荷大，满足仿人机器人臂部运动各项性能指标。

技术领域

本发明涉及机器人关节技术领域，尤其是一种双向输出仿人机器人用臂部一体化关节。

背景技术

一体化关节，即关节作为一个独立整合单元，在其内部将伺服电机套件、安全制动器、编码器、减速器等组件经巧妙设计与机械加工后，制造成为一个统一的有机体。并且这种组合加工不能简单地认为是单纯的机械重构，因为它还包括了控制系统的高度集合，控制系统包括软件和硬件，如控制算法、电路等。所以模块化关节是一种集成机械传动、机电控制、驱动、通讯为一体的一体化单元。但是以往的一体化关节都为单口出力，会带来受力不均以及连接方式单一等问题，急需一种双向出力且更适合仿人机器人使用的一体化关节，以此来适应多种自由连接方式。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中一体化关节中的单口输出导致受力不均的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双向输出仿人机器人用臂部一体化关节，由以下所述结构组成。

壳体。

谐波减速器，具有柔性齿轮、刚性齿轮、减速器轴承、谐波发生器，所述刚性齿轮固定在壳体内，刚性齿轮、柔性齿轮、减速器轴承、谐波发生器共同套在高速电机轴上，该谐波减速器具有较短的轴向长度，是当前谐波减速器设计中较为紧凑的，同时具备高转矩容量，极佳的刚性使其可以承受一定的冲击载荷，还具有无齿隙、定位精度和旋转精度优良的特点。谐波发生器紧固在高速电机轴上，柔性齿轮紧固在低速输出轴上，配置于所述关节壳体内。

无框力矩电机，具有电机定子和位于定子内部的电机转子，电机转子固定在高速电机轴上，该无框力矩电机可以在紧凑的设计中提供较高的扭矩输出和功率密度以及具备一定的过载能力，采用高密度铜绕组，降低热损耗，且可以设计为空心轴，精度较高，所述电机定子固定在关节壳体内。

高速电机轴，同时与无框力矩电机的电机转子、谐波减速器的谐波发生器、电磁安全制动器固定连接，进一步地，高速电机轴为中空轴，套在低速输出轴上。

低速输出轴，通过T型设计固定连接在谐波减速器的柔性齿轮上，低速输出轴左右两端固定有主输出端法兰和副输出端法兰。

电磁安全制动器，包括定子体、定位摩擦盘、传感制动盘、外封盖。

进一步地，电磁安全制动器内部的传感制动盘与轴紧固，定子内部具有高强度电磁制动元件。将与高速电机轴紧固的制动盘限制在外封盖与定子体之间，定子体外配备摩擦环。当产生制动作用时，定子体内部的磁感线圈形成磁场，传感制动盘内部的电枢在旋转时会切割磁力线产生涡流，涡流与磁场相互产生效应形成制动力矩。同时传感制动盘因为受到电磁力作用，还会产生吸力，偏离游离位向定子体吸靠，高速旋转的制动盘与摩擦盘相互摩擦又产生摩擦制动力矩。通过电磁涡流与摩擦效应实现高效制动。

绝对值位置传感器，包括辅助支撑环、传感器环、PCB板、PCB平衡组件，其中辅助支撑环与壳体紧固连接，电磁安全制动器的外封盖与辅助支撑环左端紧固连接，绝对值位置传感器的PCB板与辅助支撑环右端紧固连接，绝对值位置传感器安装在高速电机轴上，读取高速电机轴的转速。