[发明专利]一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节

权利要求书

1.一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中所述旋转关节由壳体、关节驱动器(1)、无刷伺服电机(4)、传动系统和传感系统组成。

2.根据权利要求1所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中所述壳体包括旋转壳体(9)和固定壳体(13)，旋转壳体(9)提供旋转关节的对外输出端法兰(15)，固定壳体(13)提供旋转关节固定端法兰(16)，固定壳体(13)为L形剖面，固定端法兰(16)位于旋转关节主轴线一侧，从而使输出端法兰(15)与固定端法兰(16)垂直。

3.根据权利要求2所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中旋转壳体(9)和固定壳体(13)之间通过减磨垫圈动密封，与关节驱动器1的外壳体共同构成整个旋转关节的外壳，外表面经抗辐照涂覆处理，外包覆一层轻量的热防护层，为整个旋转关节提供初级的密封、热防护、辐射防护和主要的撞击防护。

4.根据权利要求1所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中关节驱动器(1)安装于旋转关节的主轴线上，用于驱动小型无刷伺服电机(4)旋转，所述关节驱动器为小体积高密度集成式运动伺服驱动控制器，集成有高性能无刷伺服控制单元、直流电机驱动单元、温度控制单元和过载保护单元，拥有独立的空间环境防护。

5.根据权利要求1所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中所述无刷伺服电机(4)为小型空心杯正弦波无刷伺服电机，并在壳体中拥有独立的空间环境防护，此外其输入端依次设置有霍尔元件(3)和旋转变压器(2)。所述无刷电机4与行星齿轮箱5，霍尔元件3和旋转变压器2串联集成，共同吊装于主固定安装板14上。主固定安装板14与固定壳体13固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中所述传动系统为高传动比、高密度、高刚性、小间隙的三级传动系统，由行星齿轮减速箱(5)，偏置齿轮传动(6)，中空主轴(10)和谐波齿轮减速器(7)组成，在关节内形成偏置式中空结构。

7.根据权利要求6所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中所述传动系统中，行星齿轮减速箱(5)为带高刚性陶瓷轴承的陶瓷基齿轮氟基脂润滑密封式减速箱，偏置齿轮传动(6)为复合材料无润滑开式齿轮传动。中空主轴(10)提供了线缆的中空走线孔，谐波齿轮减速器(7)为带高刚性陶瓷交叉滚子轴承的分离式氟基脂润滑密封式谐波减速器，提供高刚性无间隙的三级传动。所述行星齿轮箱5，偏置齿轮传动6和谐波减速器7均安装于主固定安装板上。

8.根据权利要求1所述的一种高比功率空间机械臂模块化旋转关节，其中所述传感系统为高可靠性物理冗余的复合传感系统，包括旋转变压器(2)，霍尔元件(3)，力矩传感器(8)和旋转电位计(12)，所有传感器均拥有独立的空间环境防护。