[实用新型]可靠性关节控制驱动组件

说明书

技术领域

本实用新型属于机械装置技术领域，具体涉及一种可靠性关节控制驱动组件。

背景技术

随着技术的进步，越来越多的机械装置被应用在如航空航天、医疗及核工业等领域中。在这种环境空间下，如果运动关节发生故障将可能导致整个机械装置无法完成任务，而操作人员又难以接触，后果非常严重。机械装置的关节运动是依靠关节驱动器的工作来实现的，因此提高关节驱动器的可靠性具有非常重要的意义。

按照机械设计理论，机构的自由度应该与驱动器数目相等。对于单关节机构，例如瑞士的RUAG公司研制的用于调整太阳翼帆板朝向阳光角度的驱动组件，具有一个驱动器，如果该驱动器损坏，则整个关节功能失效；对于多关节机构，例如串行的机械臂，少则三、四个关节，多则十几个关节，每个关节要完成产生与传递动力、位置感知和机械连接三个任务，当某个关节驱动装置失效后，由参考文献[1]：焦建民，周军，李欢.故障容错串联机械臂设计方法研究[J].机器人，2003，25(7)：643-647.中记载了利用串联机械臂容错方法，虽然有可能完成特定任务，但没有解决关节可靠性的根本问题。传统的可靠性方法只靠采用高质量的元器件，然而这还不够，系统冗余也是有效的可靠性技术，这起源于冯·诺依曼的计算机可靠性技术。例如，太阳翼展开的释放装置就采用了冗余电起爆器的设计方式。有些驱动组件也采用了冗余驱动器或冗余绕组的设计，如参考文献[2]：甘顺水，孙汉旭，贾庆轩等.基于双绕组无刷电机的冗余控制系统设计[J].仪表技术，2009，2：38-40.但其只有简单的备份作用，并不能实现驱动器协同工作，因此不能被称为冗余驱动。冗余驱动方式是指驱动器的数目大于机构的自由度数，具有低功耗、大扭矩、精度高、力学性能好等优点，如参考文献[3]：白志富，梁辉，陈五一.冗余并联机构的内力及应用.机械设计与研究[J]，2006，22(4)：13-16中就记载了这些有点.但是，至今还没有特别提出过基于冗余驱动的高可靠性关节控制驱动装置。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种可靠性关节控制驱动组件，该可靠性关节控制驱动组件将具有扭矩限制器的齿轮系机构与行星减速器相融合，并通过增加冗余驱动器的方式，设计出一种既具有备份功能，又具有低功耗、大扭矩、精度高、力学性能好且振动小等优点的新型关节冗余驱动组件。

所述的可靠性关节控制驱动组件由冗余驱动装置和控制装置组成。所述的冗余驱动装置包括驱动电机A、驱动电机B、电机架、壳体和行星减速器；所述的电机架的一侧具有台阶面，从上至下地布置有上轴承位、中轴承位和下轴承位；电机架的另一侧上部具有两个平行的凸台，分别并行连接着驱动电机A和驱动电机B，为冗余驱动装置提供动力输入；下部具有法兰盘，行星减速器通过四个周向分布的螺钉连接固定在该法兰盘上。驱动电机A和驱动电机B分别或协同将力矩通过齿轮系输入行星减速器，实现了冗余驱动装置的力矩输出。所述的壳体与电机架的台阶面一侧相扣合，并用螺钉固定。所述的冗余驱动装置还包括有齿轮系，包容在壳体和电机架之间，为驱动电机A和驱动电机B的输入进行齿轮传动，并实现力矩过载保护功能。

所述的齿轮系包括小齿轮A、小齿轮B、齿轮轴A、轴承对A、孔用弹性卡圈A、齿轮轴B、轴承对B、孔用弹性卡圈B、传动轴组件、轴承C、轴承D和孔用弹性卡圈C。

所述的驱动电机A的电机轴上固定着小齿轮A，驱动电机B的电机轴上固定着小齿轮B，所述的小齿轮A与小齿轮B平行布置；所述的齿轮轴A两端套着轴承对A，齿轮轴A和轴承对A通过一对孔用弹性卡圈A定位在电机架的上轴承位和壳体的台阶孔A之间，并使小齿轮A和小齿轮B同时与齿轮轴A的大齿轮A部分相啮合；所述的齿轮轴B两端套着轴承对B，齿轮轴B和轴承对B通过一对孔用弹性卡圈B定位在电机架的中轴承位和壳体的台阶孔B之间，并使齿轮轴B的大齿轮B与齿轮轴A的小齿轮C相啮合。

所述的传动轴组件包括传动轴、扭矩限制器、平键、轴用弹性卡圈和大齿轮C；所述的扭矩限制器包括轴套、碟簧、扭矩调节刻度盘、作用环、滚珠、小法兰盘和紧定螺钉；通过小法兰盘和轴套的限位钢珠，实现小法兰盘和轴套之间的相对转动，扭矩调节刻度盘与轴套螺纹连接，并套在轴套的外侧，拧紧扭矩调节刻度盘上的紧定螺钉，使扭矩调节刻度盘与轴套定位，并通过碟簧将作用环和滚珠压至小法兰盘。