[发明专利]基于双定子无框力矩电机的驱动关节及其应用

说明书

本发明公开了一种基于双定子无框力矩电机的驱动关节，其包括双定子无框力矩电机及谐波减速器，所述电机的转子通过谐波减速器与所述驱动关节的输出端传动连接。进一步的，所述驱动关节还包括绝对式编码器、力矩传感器、增量式编码器等。本发明提供的驱动关节具有重量轻、响应速度快、柔顺力控制等优点，并且还可实现实时总线通信。本发明还公开了利用所述驱动关节构建形成的工业机器人，其具有轻量化、高载荷‑自重比、多自由度等特点。

技术领域

本发明涉及一种驱动关节，特别是一种基于双定子无框力矩电机的驱动关节及其在工业机器人中的应用，属于工业机器人领域。

背景技术

工业机器人的关节驱动控制系统通常采用中央控制器-单轴驱动器-关节电机的控制方案，其驱动器和控制器需要放置在机械臂外部的控制柜实现，其走线多而且复杂、维护困难、可靠性差，易于造成信号干扰，影响机器人的定位和控制精度。传统工业机器人关节只考虑到了单一的运动控制，不具有柔顺力控制和阻抗控制功能，因此不能很好地适应需要柔顺控制的场合，如接触性操作任务和本质安全的人机交互。此外，低力矩-重量比的伺服电机容易造成驱动关节过于笨重和庞大，降低了机械臂的驱动效率和动态响应速度。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于双定子无框力矩电机的驱动关节及其应用，从而克服现有技术的不足。

为了达到前述发明目的，本发明采用了以下方案：

本发明实施例提供了一种基于双定子无框力矩电机的驱动关节，其包括双定子无框力矩电机及谐波减速器，所述电机的转子通过谐波减速器与所述驱动关节的输出端传动连接。

进一步的，所述驱动关节还包括绝对式编码器，用于检测所述驱动关节输出端的速度与位置信号。

进一步的，所述驱动关节还包括力矩传感器，用于检测外部载荷。

进一步的，所述驱动关节还包括增量式编码器，用于检测所述电机输入端的位置与速度信号。

进一步的，所述驱动关节于轴向上的两端面还分别连接有驱动器和运动控制器。

进一步的，所述驱动关节的输入端还设置有限位机构，用于对所述驱动关节的可转动范围进行机械限制。

进一步的，所述驱动关节还可包括通讯模块，例如高速实时通信模块等。

本发明实施例还提供了一种多自由度工业机器人，其包括至少所述的驱动关节，其中至少两个驱动关节依次连接，并且有至少一个驱动关节的轴线与至少另一个驱动关节的轴线相互垂直设置。

进一步的，所述驱动关节还与末端执行器连接。

进一步，所述驱动关节的输入端、输出端分别与工业机器人的输入杆件端面、输出杆件端面连接。

较之现有技术，本发明提供的驱动关节具有重量轻、响应速度快、柔顺力控制等优点，并且还可实现实时总线通信，而利用所述驱动关节还可构建形成轻量化、高载荷-自重比、多自由度的工业机器人，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一典型实施例中一种基于双定子无框力矩电机的机器人驱动关节的结构示意图；

图2是图1所示驱动关节的主视图；

图3是本发明一典型实施例中一种7自由度工业机器人的结构示意图；

图4是图3所示工业机器人内部的部分关节布置示意图；