[发明专利]基于3K行星齿轮减速机机器人智能伺服关节及控制方法

说明书

基于3K行星齿轮减速机机器人智能伺服关节及控制方法属机器人技术领域，本发明中输出端盖固接于减速机中输出轴承座上面；侧边走线防护罩固接于输出端盖和减速机中壳体的后侧面；电机中中心轴经轴承Ⅲ与减速机的输出轴活动连接；电机尾盖、智能伺服驱动器和后盖体自上而下顺序排列并固接；电机尾盖经减速机的螺钉组ⅣJ固接于减速机中壳体的下面；本发明关节整体可根据外部载荷完成类弹簧阻尼的运动，实现柔性驱动；3K行星齿轮减速机与智能伺服驱动器集成，为设计机器人核心关节，提供了驱动扭矩大、齿轮背隙小、正/反向效率高的解决方案；本发明尺寸紧凑、传动比、传动效率、稳定性和控制精度高、抗冲击能力强、操控方式简单。

技术领域

本发明属机器人技术领域，具体涉及基于3K行星齿轮减速机机器人智能伺服关节及控制方法。

背景技术

现有工业机器人、多足机器人的高动态性能都源自驱动扭矩大、动态响应快的关节驱动器。为了提升整体功率质量比，关节驱动器通常使用负载能力小但转速高的电机，与高减速比的减速机进行组合，满足机器人关节的大扭矩需求。目前，广泛使用的高减速比减速机主要有三类：多级行星齿轮减速机、RV(摆线针轮)减速机和谐波减速机。多级行星齿轮减速机设计装配方便，可根据扭矩需求设定齿轮级数，但是随着减速比增加，减速机的传动效率随之降低，反向驱动摩擦力随之增大；RV减速机具有优良的回转精度和稳定性，但是其加工装配精度要求高，价格昂贵；谐波减速机可以实现反转无侧隙啮合，传动效率高，噪音小，但是谐波减速机的柔轮无法承受大的冲击载荷，易损坏。

为解决上述减速机的高传动比、高传动效率、高抗冲击、低反向驱动摩擦力和低成本等实际需求的矛盾，本发明设计了一种基于3K行星齿轮减速机的智能伺服关节，具有加工简单、结构紧凑、传动比高、传动效率较高、抗冲击能力较强、可实现反向驱动的特点。此外，伺服关节驱动器直接包含在关节内部，关节整体的集成度高。驱动器同时具备通讯功能，电机驱动功能，安全保护功能。通讯功能基于标准的CAN通讯协议，传递信号为差分信号，具有抗干扰强，稳定性号，传输速度快的优点。电机驱动功能，是基于FOC(FieldOriented Control磁场定向控制),同时使用SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulation,空间矢量脉宽调制)进行电源调制。安全保护功能，提供了高温保护，过压保护，传感器自检，错误声光提示这一系列功能。该驱动控制模块，结合3K行星齿轮减速机构的高效正/反向传动，使该智能伺服关节整体具备能量转换率高，转矩脉冲小，抗冲击能力强、稳定性高、控制精度高、操控方式简单的特点。

发明内容

本发明的目的是为了满足机器关节基本传动的基础上，实现机器关节的柔性驱动，设计了一种基于3K行星齿轮减速机的机器人智能伺服关节，同时集成了智能伺服驱动器，能够拥有较大的传动比，较高的传动效率，较强的抗冲击能力，较高的精度，较高的集成度。同时具有操作方式简单，稳定性高，安全性高的优点。即使在电机使能锁定的情况下也可手动移动机器关节，实现关节的柔性驱动效果。

本发明的基于3K行星齿轮减速机机器人智能伺服关节，由螺栓组ⅠA、减速机B、螺钉组ⅠC、电机D、输出端盖1、侧边走线防护罩2、电机尾盖3、智能伺服驱动器4和后盖体5组成，其中输出端盖1经螺栓组ⅠA固接于减速机B中输出轴承座10上面；侧边走线防护罩2经螺钉组ⅠC固接于输出端盖1和减速机B中壳体15的后侧面；电机D中中心轴26经轴承Ⅲ25与减速机B的输出轴12活动连接；电机尾盖3、智能伺服驱动器4和后盖体5自上而下顺序排列并固接；电机尾盖3经减速机B的螺钉组ⅣJ固接于减速机B中壳体15的下面。