[发明专利]一种机器人磁悬浮关节及控制方法

说明书

本发明公开了一种机器人磁悬浮关节及控制方法，属于磁悬浮关节技术领域，包括磁悬浮安装座，所述磁悬浮安装座的端面内开设在有用于与机器人机械臂对接的磁悬浮关节窝，机器人机械臂尾端连接有与磁悬浮关节窝的窝槽对接的磁悬浮关节头，磁悬浮关节头与磁悬浮关节窝之间设置有控制组件。本发明一种机器人磁悬浮关节及控制方法，使用传感器检测关节姿态，可以检测关节头相对关节窝的位置，可进行精确姿态检测和精确控制，整体为悬浮结构，没有物理接触，无机械摩擦，悬浮结构活动无磨损，结构简单，没有复杂连杆部件，而且活动范围大，一个关节可进行三维活动，实现了模拟人体运动规律。

技术领域

本发明涉及到磁悬浮关节技术领域，特别涉及一种机器人磁悬浮关节及控制方法。

背景技术

现在大多机器人的机械臂均通过多个机械关节之间由轴连接进行运作，目前常用机器人关节，实现三维运动需要至少两个关节，且通过机械关节进行连接，长时间运作会导致连接处磨损，缩短使用寿命，容易损坏，连杆部件之间连接复杂，无法很好的进行三维运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人磁悬浮关节及控制方法，使用传感器检测关节姿态，可以检测关节头相对关节窝的位置，可进行精确姿态检测和精确控制，整体为悬浮结构，没有物理接触，无机械摩擦，悬浮结构活动无磨损，结构简单，没有复杂连杆部件，而且活动范围大，一个关节可进行三维活动，实现了模拟人体运动规律，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人磁悬浮关节，包括磁悬浮安装座，所述磁悬浮安装座的端面内开设在有用于与机器人机械臂对接的磁悬浮关节窝，机器人机械臂尾端连接有与磁悬浮关节窝的窝槽对接的磁悬浮关节头，磁悬浮关节头与磁悬浮关节窝之间设置有控制组件；

所述控制组件包括外置磁铁、内置磁铁、外置线圈、内置线圈和控制系统，外置磁铁固定在磁悬浮关节头定端，内置磁铁设置在磁悬浮关节窝的窝心处，外置磁铁与内置磁铁对应设置，且磁悬浮关节头的节头外侧环形分布有外置线圈，磁悬浮关节窝的窝心上方的内壁上环形设置有与外置线圈对称的内置线圈，外置线圈和内置线圈均与控制系统连接。

进一步地，外置磁铁与内置磁铁之间为相斥对接，磁悬浮关节头与磁悬浮关节窝之间通过外置磁铁与内置磁铁相斥从而悬浮连接。

进一步地，所述外置线圈由多个外置磁芯体和多组缠绕线圈组成，外置磁芯体分布设置在磁悬浮关节头外壁上，且相邻的外置磁芯体上缠绕着不同磁极方向的缠绕线圈，不同磁极方向的缠绕线圈交错缠绕在相邻的外置磁芯体上，所述内置线圈由多个内置磁芯体和多组缠绕内线圈组成，内置磁芯体分布设置在磁悬浮关节窝的内壁上，且相邻的内置磁芯体上缠绕着不同磁极方向的缠绕内线圈，不同磁极方向的缠绕内线圈交错缠绕在相邻的内置磁芯体上。

进一步地，所述磁悬浮关节头上的每个外置磁芯体与磁悬浮关节窝内的内置磁芯体性对应，且对应的外置磁芯体与内置磁芯体上缠绕的缠绕线圈和缠绕内线圈磁性相吸，控制系统通过导线分别接入多组缠绕线圈和多组缠绕内线圈。

进一步地，所述控制系统包括传感器、控制中心模块和控制单元，传感器与控制单元之间导线连接，控制单元由控制中心模块驱动，传感器分别安装在磁悬浮关节头与磁悬浮关节窝的内部，且传感器形式包括但不限于陀螺仪、重力传感器、霍尔传感器或电流检测。

本发明提供另一种技术方案：一种机器人磁悬浮关节的控制方法，包括如下步骤：

步骤一：将机器人机械臂尾端的磁悬浮关节头放置到磁悬浮安装座的磁悬浮关节窝内，磁悬浮关节头与磁悬浮关节窝内对接处的端面上的外置磁铁和内置磁铁相斥，上方的外置线圈和内置线圈相吸，使磁悬浮关节头悬浮设置在磁悬浮关节窝内；

步骤二：将外置线圈和内置线圈接入电源，是其产生磁性，使磁悬浮关节头与磁悬浮关节窝能够稳定悬浮，当调整其角度时，通过控制不同线圈的电流大小来控制磁力大小和方向进行关节姿态调整和实现悬浮；