[实用新型]阵列伺服电机差动驱动模块

说明书

技术领域

本实用新型涉及机电一体化、伺服电机、轮系技术领域。

技术背景

伺服电机在工业生产中的应用越来越广泛和重要。伺服电机的扭矩和转速可受数控系统编程控制的特点极大地提高了生产制造的柔性和效率。然而，伺服电机发展到现在，还有诸多不足之处。

首先，由于高容量、大转矩、低转速的伺服电机成本高、体积大等原因使得单台伺服电机单一驱动的方式在大型机器设备上的使用受到了限制。

其次，由于上述原因，在大型机器设备上一般会采用两个或多个中小型伺服电机串联驱动的方式以便得到足够大的功率。但是串联驱动中的各伺服电机之间存在运动干涉，从而增加了控制难度和成本。

发明内容

阵列伺服电机差动驱动模块包括控制器、伺服电机组和差动器，其特征在于受控制器控制的伺服电机组把各个伺服电机的转速状态传输给差动器后，由差动器输出合成后的转速状态或速度状态。阵列伺服电机差动驱动模块可以解决在驱动大型设备时，因使用单台大功率伺服电机的成本高、体积大而难以布置的问题以及使用两台或多台伺服电机在串联驱动情况下会发生运动干涉的问题。

在阵列伺服电机差动驱动模块中，控制器通过调节每个伺服电机的转速状态，从而使整个模块输出的转速状态或速度状态达到某一期望值或形成某种所期望的变化过程。

差动器是一种多自由度的行星回转轮系。多个差动器还可以互相组合成更多自由度的差动器。每个伺服电机以转速输入的形式来约束差动器中的某一个或某几个自由度。一般情况下，差动器的所有自由度被伺服电机、负载、过载保护机构、检测机构等约束。差动器将两个或以上的输入量合成后给出输出量，其中每个输出量与各输入量之间都存在着线性关系，这种线性关系由输出量与输入量之间的固有传动系数矩阵决定。

若阵列伺服电机差动驱动模块中伺服电机的数量等于差动器的自由度数，每个伺服电机以转速输入的方式约束差动器中的一个自由度，并且差动器的输出量同样为转速，那么模块中的某一个输出转速与各输入转速之间存在以下线性关系：

N=1nΣi=1nkiNi---(1)]]>

其中N为输出转速，N_i为第i个伺服电机的输入转速，k_i为第i个伺服电机的输入转速与模块输出转速之间的固有传动系数(该处固有传动系数是指除第i个伺服电机的转速输入不为零外，其余每个自由度的转速输入为零时，N与N_i之间的传动关系数)。

当阵列伺服电机差动驱动模块中的某一个转速输出为零时，则必然满足以下关系式：

0=1nΣi=1nkiNi---(2)]]>

由(1)、(2)两式可以推断阵列伺服电机差动驱动模块主要优点有：

第一，输出功率大、各伺服电机之间无运动干涉

阵列伺服电机差动驱动模块的差动驱动方式是并联驱动的一种，其中各个伺服电机之间不会发生运动干涉，因此它可以将多种类型的伺服电机的功率进行合成。随着伺服电机数量的增加，模块的输出功率也会随之增加。