[发明专利]应变波齿轮系统及其传动元件、机械臂和测量扭矩的方法

说明书

本发明首先涉及一种应变波齿轮系统的弹性传动元件。所述应变波齿轮系统也称为谐波驱动装置。所述弹性传动元件也称为柔轮并且具有外齿(03)。所述弹性传动元件配备有用于测量所述弹性传动元件上的机械应变的至少一个应变计(04)。根据本发明，所述一个应变计(04)或多个应变计(04)至少作为整体围绕所述弹性传动元件的侧表面或轴向侧面的圆周延伸。本发明还涉及一种应变波齿轮系统和机械臂，以及用于测量根据本发明的弹性传动元件上的扭矩的方法。

技术领域

本发明首先涉及一种应变波齿轮系统的弹性传动元件。这种应变波齿轮系统也称为谐波驱动装置或谐波齿轮装置。该弹性传动元件也称为柔轮并且具有外齿。该弹性传动元件还具有至少一个用于测量弹性传动元件的机械应变的应变计。本发明还涉及一种应变波齿轮系统和机械臂，以及用于测量根据本发明的弹性传动元件上的扭矩的方法。

背景技术

Hashimoto,M.等人的文章“A joint torque sensing technique for robotswith harmonic drives”(Proceedings of IEEE International Conference onRobotics and Automation，第2期，第1034-1039页，1991年4月)描述了一种用于测量应变波齿轮系统中扭矩的方法。布置在应变波齿轮系统的弹性传动元件上的扩张测量带用于测量。

Taghirad,Hamid D.等人的文章“Intelligent built-in torque sensor forharmonic drive systems”(Proceedings of IEEE Instrumentation and MeasurementTechnology Conference Sensing,Processing,Networking，1997年5月)以及Taghirad,Hamid D.的论文“Robust torque control of harmonic drive systems”(Department ofElectrical Engineering,McGill University,Montreal，1997年)示出了一种用于测量应变波齿轮系统扭矩的扭矩传感器。卡尔曼滤波器用于消除高频测量信号分量。

DE 10 2004 041 394 A1公开了一种具有扭矩检测机构的波齿轮装置，该波齿轮装置在柔性外齿轮上包括具有电阻丝区域的多个应变计，所述应变计经由导线电连接。

JP 2000320622 A公开了一种具有扭矩传感器机构的波齿轮，该波齿轮在柔性外齿轮上包括应变计，所述应变计经由导线电连接。

US 2004/0079174 A1教导了一种用于波齿轮的扭矩检测装置，所述扭矩检测设备包括具有应变计图案的应变计单元。该应变计图案包括弧形检测段A和B以及三个用于外部布线的端子部分，其中一个端子部分形成在检测段之间，其余端子部分形成在检测段的相对端。

JP 2016-045055 A公开了一种具有应变计的惠斯通桥在波齿轮的旋转轴上的用途。

US 6,840,118 B2公开了一种用于测量在波齿轮装置中传递的扭矩的扭矩测量方法。在该波齿轮装置中，柔性的圆形外齿轮与刚性内齿轮部分地啮合。多个应变传感器组附接到柔性外齿轮的表面。

CN 105698992 A涉及一种具有内置扭矩传感器的高精度波齿轮。该扭矩传感器尤其包括惠斯通半桥。

RU 2 615 719 C1教导了一种被设计成测量扭矩的波齿轮。

WO 2010/142318 A1公开了一种用于测量波齿轮中的扭矩的装置。该装置包括用于测量具有内齿的外环与壳体之间的力的至少一个传感器。

JP 6320885 B2描述了一种扭矩检测元件，该扭矩检测元件包括形成惠斯通桥的多个应变计。这些应变计以图案状金属膜的形式布置在柔性膜状绝缘体的表面上。