[发明专利]高精度力/位控制驱动装置

说明书

本发明公开了一种高精度的力/位控制驱动装置，包括驱动组件和传动组件，所述驱动装置具有一中心轴线，驱动组件包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个驱动件，所述驱动件包括由功能材料制成的驱动动力源，且所述功能材料制成的驱动动力源在通电或通磁后可沿中心轴线方向形成位移形变；传动组件用于将驱动件的位移形变转换为转动并输出；本发明用可实现大尺度回转及亚微弧级精度的驱动、传动功能，同时，基于功能材料的双向能量转换机理，可将驱动和力传感功能同时赋予驱动装置中，同时具有力信号的识别和处理能力，实现驱动力的自检测、自调节等功能；与现有的机电集成驱动与传动相比，功能上可完成同位控制，实现高动态、高精度的力/位控制驱动，并且结构上更加紧凑。

技术领域

本发明属于精密传动与驱动技术领域，特别涉及一种高精度力/位控制驱动装置。

背景技术

由电机与行星减速器、谐波减速器、RV减速器集成的驱动装置，是机器人、航空/航天/武器装备等领域的核心部件。

对于有大尺度回转及亚微弧级精度要求的应用领域，由于电机驱动的转角分辨率低，而上述大速比的齿轮类传动机构存在加工制造误差，已经无法满足未来高端装备对精度的技术要求；而新型的磁致伸缩材料、压电陶瓷等功能材料与柔性铰链组合的柔顺驱动又存在功率、行程范围小的缺点，因此急需提出一种兼顾大尺度与高精度运动的新型驱动方式。

协作机器人的一体化关节驱动装置方面，现有的单编码器方式由于大减速比、电流噪声大等原因输出力矩估计精度差；双编码器方式受关节非线性摩擦、刚度、阻尼等影响输出扭矩也难以精确估计；单编码器+扭矩传感器受扭矩传感器扭转变形影响，关节整体刚度下降且难以补偿；并且都是采用机构、传感、驱动串行设计集成的方法，结构复杂、体积质量大，无法实现同位控制并且响应慢。

因此，需要一种高精度力/位控制驱动装置，具有大尺度回转及亚微弧级精度的驱动、传动功能，同时具有力信号的识别和处理的能力及可能，实现高动态、高精度的力/位控制驱动，并且结构上更加紧凑。

发明内容

本发明的发明目的是提供一种高精度力/位控制驱动装置，具有大尺度回转及亚微弧级精度的驱动、传动功能，同时具有力信号的识别和处理的能力及可能，实现高动态、高精度的力/位控制驱动，并且结构上更加紧凑。

本发明的的高精度力/位控制驱动装置，包括驱动组件和传动组件，所述驱动装置具有一中心轴线，驱动组件包括平行绕中心轴线按圆周阵列布置的至少两个驱动件，所述驱动件包括由功能材料制成的驱动动力源，且所述功能材料制成的驱动动力源在通电或通磁后可沿中心轴线方向形成位移形变；

所述传动组件用于将驱动件的位移形变转换为转动并输出。

进一步，所述传动组件包括可被驱动件的驱动章动的章动齿轮和与所述章动齿轮配合并可被章动齿轮的章动驱动转动的传动齿轮。

进一步，所述功能材料为磁致伸缩材料或者电致伸缩材料。

进一步，还包括自动控制组件，所述自动控制单元包括检测单元、中央处理单元和执行单元：

所述检测单元用于检测转动输出的数据参数以及所述驱动件的输入力参数；

所述中央处理单元用于接收检测单元的转动输出的数据参数和输入力参数并根据上述参数向执行单元发出控制命令；

进一步，所述驱动件还包括驱动端件，所述驱动端件以可在中心轴线方向上往复滑动的方式设置且前端部作用于章动齿轮，所述驱动动力源的前端作用于驱动端件的后端，驱动动力源的后端被抵住。

进一步，所述驱动端件设置有回位弹性件。

进一步，还包括装置外壳，所述传动齿轮转动配合设置于装置外壳内，章动齿轮在在圆周方向的自由度被约束的设置于装置外壳内；