[发明专利]一种扁平机器人关节模块

权利要求书

1.一种扁平机器人关节模块，包括：外转子电机组件和谐波减速器组件，所述外转子电机组件将电能转换成旋转动能，产生旋转运动输出至所述谐波减速器组件；所述谐波减速器组件对所述外转子电机组件输出的旋转运动进行减速；其特征在于：

所述谐波减速器组件套接于所述外转子电机组件的外层，并形成位于同一平面的套环结构，所述谐波减速器组件形成所述套环结构的外环，所述外转子电机组件形成所述套环结构的内环。

2.根据权利要求1所述的扁平机器人关节模块，其特征在于：还包括深沟滚珠轴承，所述深沟滚珠轴承用于支撑所述外转子电机组件的转子部分，使所述外转子电机组件可相对于所述谐波减速器组件转动。

3.根据权利要求2所述的扁平机器人关节模块，其特征在于：所述谐波减速器组件为中空的环形构件，所述外转子电机组件为柱状构件，所述谐波减速器组件套接于所述外转子电机组件的外层，并通过所述深沟滚珠轴承连接形成位于同一平面的套环结构。

4.根据权利要求1所述的一种扁平机器人关节模块，其特征在于：所述外转子电机组件包括外框电机绕组、磁钢、磁轭、电机转子、第二轴承和转轴；其中：

所述外框电机绕组位于所述磁钢的内层，用于产生磁场，所述外框电机绕组与所述磁钢进行电磁力的斥力运动，使所述电机转子旋转；

所述磁轭位于所述磁钢的外层，用于疏导磁力线；

所述电机转子位于所述磁钢、所述磁轭的一端，所述电机转子与所述磁钢、所述磁轭连接，用于输出所述磁钢和所述磁轭的旋转运动，所述电机转子与所述转轴的后端通过所述第二轴承连接。

5.根据权利要求4所述的一种扁平机器人关节模块，其特征在于：所述外转子电机组件还包括机壳、第一轴承，所述机壳与所述转轴的前端通过所述第一轴承连接；所述机壳以及位于所述机壳内的所述第一轴承、所述外框电机绕组、所述磁钢、所述磁轭、所述电机转子、所述第二轴承、所述转轴轴向连接成一体结构。

6.根据权利要求4所述的一种扁平机器人关节模块，其特征在于：所述转轴的端子上设置圆柱形的磁铁，作为磁编码器的位置速度基准。

7.根据权利要求6所述的扁平机器人关节模块，其特征在于：所述关节模块还包括驱动控制板，所述驱动控制板为整个关节模块提供驱动电流，通过接受外部的通讯命令，控制所述外转子电机组件的速度环、电流环和位置环。

8.根据权利要求7所述的一种扁平机器人关节模块，其特征在于：所述驱动控制板包括通讯部件、处理器和驱动部件，所述处理器的输入端与所述通讯部件的输出端连接，输出端与所述驱动部件的输入端连接，所述驱动部件的输入端与所述处理器的输出端连接，输出端与所述外转子电机组件的输入端连接；其中：

所述通讯部件接收外部的关于所述关节模块运动状态的工作模式命令；

所述处理器根据所述通讯部件的所述关节模块运动状态的工作模式，输出对应的脉冲宽度调制电压信号，对所述外转子电机组件进行位置环、速度环和电流环的操控，并实时监测所述外转子电机组件的电流大小、电机旋转速度和电机旋转位置；

所述驱动部件将所述处理器输出的脉冲宽度调制电压信号转化成具有电流强度的电能提供给所述外转子电机组件，使所述外转子电机组件进行旋转运动输出。

9.根据权利要求7所述的一种扁平机器人关节模块，其特征在于：所述驱动控制板还包括编码器，所述编码器的中心与所述外转子电机组件的所述转轴的轴向重合，所述编码器用于检测磁铁的磁场情况从而解算出当前所述转轴旋转的角度以及计算出所述转轴旋转的速度和加速度。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的一种扁平机器人关节模块，其特征在于：所述谐波减速器组件包括谐波输出法兰、柔轮和波发生器；其中：

所述谐波输出法兰内嵌有刚轮，所述刚轮与所述柔轮齿连接，用于接收所述柔轮输出的旋转运动并输出扭矩；

所述柔轮与所述波发生器连接，通过所述波发生器使所述柔轮发生径向变形，引起所述刚轮与所述柔轮的齿间相对错齿来传递动力和运动，向所述谐波输出法兰输出所述旋转运动。