[发明专利]一种集驱动和检测功能于一体的模块化机器人关节

说明书

本发明公开了一种集驱动和检测功能于一体的模块化机器人关节，包括采用谐波传动减速的减速器组件，电机组件、编码器组件和减速器返回轴，其中，所述减速器组件安装于所述电机组件的左端，所述编码器组件安装于所述电机组件的右端，所述电机组件包括电机定子、电机转子、电机轴承、电机座端盖、电机壳体和设置为中空结构的电机轴。本发明利用无框电机的中空结构，并采用紧凑的增量式和绝对式双编码器模块，通过设计一个返回轴将减速器的输出轴角度返回到电机端进行检测，实现了驱动单元的集成和模块化设计，使模块化伺服驱动单元具备了同时对电机转动轴和减速器输出轴的角度信息采集能力。

技术领域

本发明涉及模块化机器人关节领域，具体是一种集驱动和检测功能于一体的模块化机器人关节。

背景技术

当前，伺服电机和减速器组成的驱动单元已经广泛应用于工业机器人、数控机床等各种自动化机电设备中，随着电机、精密减速器、编码器等伺服驱动单元技术的不断进步，伺服电机驱动系统组件朝着小型、集成和模块化方向发展。

电机的输出驱动力矩一般相对较小，在机电设备中基本都需要加入减速器来提高电机的负载驱动能力，但由于减速器存在一定齿轮侧隙和回程误差，在对机构运动精度要求比较高的场合，单独依靠伺服电机的光电编码器往往不能满足运动精度要求，需要另外增加位置检测元件，消除减速器带来的运动误差影响。

传统的解决方法是在减速器输出轴末端或运动机构上设计连接另外的位置检测传感器，如光栅、旋转编码器等，以提高设备机构运动的精度，但是这种解决办法往往增加了机构设计的复杂程度和体积，不利于设备的机构系统集成和小型化。

因此，本领域人员通过对伺服驱动单元结构进行改进，提出了一种集驱动和检测功能于一体的模块化机器人关节，利用该模块，用户除了可以实现对伺服电机的精密运动控制，还可以直接得到减速器输出端的角度位置信息，减少了设备机构设计的复杂成都，具有一定实用价值和意义。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：一种集驱动和检测功能于一体的模块化机器人关节，包括采用谐波传动减速的减速器组件，电机组件、编码器组件和减速器返回轴，其中，所述减速器组件安装于所述电机组件的左端，所述编码器组件安装于所述电机组件的右端，其特征在于：所述电机组件包括电机定子、电机转子、电机轴承、电机座端盖、电机壳体和设置为中空结构的电机轴，所述电机壳体设置为空腔结构，且所述电机壳体左右两端均设有开口，所述电机壳体的左开口端固定压盖有所述电机座端盖，所述电机壳体内腔固定安装有所述电机定子，所述电机定子内设有固定套接在所述电机轴上的电机转子，所述电机轴的两端均套有所述电机轴承，且两个所述电机轴承分别固定安装在于所述电机座端盖和所述电机壳体上。

进一步，作为优选，所述减速器组件包括内部设置有谐波刚轮结构的减速器外壳，谐波减速器柔轮、谐波减速器波发生器、减速器轴承和减速器输出轴，所述减速器外壳内设置有传动套接在所述减速器输出轴上的谐波减速器柔轮，所述减速器输出轴上还套设有贯穿镶嵌在所述减速器外壳左端面上的所述减速器轴承，所述减速器输出轴传动连接于所述电机轴，所述电机轴的左端安装有所述谐波减速器波发生器。

进一步，作为优选，所述编码器组件包括由增量式编码器轴和增量式编码器盘片固定连接组成的增量式光电旋转编码器，由绝对式编码器轴和绝对式编码器盘片固定连接组成的绝对式光电编码器，编码器组件壳体、编码器组件轴承、编码器组件支架和两个紧定螺钉，所述增量式编码器轴通过一紧定螺钉固定连接在所述电机轴上，所述绝对式编码器轴通过另一紧定螺钉固定连接在所述减速器返回轴上，所述绝对式编码器轴的一端套设有所述编码器组件轴承，所述编码器组件轴承固定安装在所述编码器组件壳体内壁上，所述编码器组件壳体内设置有所述增量式光电旋转编码器和所述绝对式光电编码器，所述编码器组件壳体安装在所述编码器组件支架上，所述编码器组件支架通过多个螺钉固定连接所述电机壳体的右端。