[发明专利]一种力控关节力矩测量和传递模块

说明书

本发明公开了一种力控关节力矩测量和传递模块，包括壳体、设置在壳体中的中轴、转动套设在中轴上的前外轴、套设在前外轴上的电机端编码器、谐波减速器、力矩传感器和输出法兰盘；中轴的一端设置在壳体中，中轴的另一端延伸至壳体外部，电机端编码器设置在前外轴上，谐波减速器分别与中轴以及力矩传感器连接，力矩传感器远离谐波减速器的一端与输出法兰盘连接；其结构可靠，使用性能好，能够准确测量出输出的力矩和位移，有效的提高了机器人关节力控精度。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种控关节力矩测量和传递装置。

背景技术

在工业生产中对于一些精密零件的装配，传统工业机器人只能做到位置控制，简单来讲就是只能让工业机器人改变位置姿态运动。这样的工业机器人就不够智能，它没有力觉感知能力，从而只能死板的执行位移动作，在安装精密零件时不能做到精确的控制出力，从而可能损坏一些零件，并且如果更改零件的大小就需要重新编程。

协作型机器人就具有拖动示教编程的功能，可以降低机器人示教编程的难度，降低机器人生产线的维护成本，在生产线上可以更加灵活的改变路径，但由于没有力矩反馈，不能精确测量外部的受力。

为了解决上述问题，市场上出现了力控协作机器人，是在原有协作机器人的基础上各个关节增加力矩传感器，以达到测量关节实时输出的力矩大小，从而通过各关节集成的控制器自动调节出力大小，可以对一些娇气的零件安装出力大小实现自适应控制，让零件均匀受力安装。并且当机器人在运动过程中触碰到障碍时可以立刻停下来，保护人机安全。

目前国内大多数协作机器人关节均建立在双编码器测量和弹簧SEA测量力矩基础上，上述方式不仅降低了系统刚度，还降低了机器人的力控精度，也增加了算法辨识上面的难度。

目前的协作机器人关节可以作为手术机器人关节使用，但是由于力反馈精度低，外科医生不能通过用外科医生控制台的操作手柄感受到实际手术操作时的受力，所以增加了手术的安全风险和手术时间，对患者的手术治疗效果具有一定安全隐患。

与常用的协作机器人关节相比，普通的协作机器人采用双编码器或者SEA柔性弹簧测量单元作为关节的输出力矩测量传感器，这些方法无法做到高精度的力矩控制。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目在于提供一种力控关节力矩测量和传递模块。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种力控关节力矩测量和传递模块，包括壳体、设置在壳体中的中轴、转动套设在中轴上的前外轴、套设在前外轴上的电机端编码器、谐波减速器、力矩传感器和输出法兰盘；

中轴的一端设置在壳体中，中轴的另一端延伸至壳体外部，电机端编码器设置在前外轴上，谐波减速器分别与中轴以及力矩传感器连接，力矩传感器远离谐波减速器的一端与输出法兰盘连接。

进一步地，壳体包括依次连接的轴承后盖、减速器后壳以及减速器前壳，电机端编码器通过紧固件设置在减速器后壳上，输出法兰盘与减速器前壳连接。

进一步地，力矩传感器包括力矩传感器本体以及配合连接在力矩传感器本体中的公航空插头线束，力矩传感器本体上分别设置有固定孔和销孔，通过固定孔和销孔将力矩传感器本体固定在所述输出法兰盘上。

进一步地，电机端编码器包括电机端编码器电路板和码盘，电机端编码器和所述码盘分别设置在前外轴上。

进一步地，谐波减速器包括钢轮、波发生器和杯型柔轮，钢轮设置在壳体上，波发生器一端设置在杯型柔轮上，波发生器的另一端与中轴连接，杯型柔轮套设在中轴上并与力矩传感器连接。

进一步地，中轴与谐波减速器的杯型柔轮之间设置有第一密封圈，力矩传感器与输出法兰盘之间设置有第二密封圈。

进一步地，前外轴与减速器后壳之间设置有第一骨架油封，前外轴与中轴之间设置有第二骨架油封。