[发明专利]机器人关节及机器人

说明书

本发明涉及一种机器人关节和机器人，该机器人关节包括依次同轴设置的电磁制动器、无刷电机、输入法兰、谐波减速机、输出法兰及扭矩测量装置；其中，电磁制动器的制动联轴器、无刷电机的电机转轴、谐波减速机的波发生器依次同轴连接，谐波减速机的柔轮与输出法兰连接，扭矩测量装置集成在输出法兰上；关节具有沿关节的轴向贯穿关节的中空走线孔，用于走线。

技术领域

本发明涉及智能机器技术领域，尤其是涉及一种机器人关节及机器人。

背景技术

协作机器人是一种用于与人类协同作业的新型智能机器人，因而需要更加轻量化的结构、更加安全的控制方式、更加易用的编程操作和更加智能的环境感知功能，同时，要求协作机器人具有较低的制造成本。如此，便对机器人的设计和制造提出了较高的要求，要求机器人关节的结构应紧凑、轻便且集成度高，安装形式应方便灵活，传感器应精准、多样，控制方式应实现精准的扭矩控制。

然而，目前的机器人关节大多体积较大、质量偏重；驱动器无法集成在关节内部，线缆裸露且难以布置；一般只包含单个编码器，只能实现位置和速度的控制；关节结构形式只能够适配具体型号的机器人，难以实现模块化重构。

尽管已有一些新型的机器人关节采用紧凑和多传感器的结构形式，可以在一定程度上实现轻量化和协作功能，但其关节的扭矩测量方式多为检测电机电流或角度编码器差值，通过公式计算间接获得关节扭矩。由于存在较大的测量及计算误差，且无法消除关节内部摩擦和阻尼，该类型的机器人在实现基于力控的协作功能时，如碰撞检测、拖动示教或阻抗控制，往往出现示教不灵活、力控精度差和安全裕度低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人关节，其能够直接提供精准的扭矩反馈，同时具备高度集成、紧凑、轻量化和模块化等优点，可用于快速配置成轻量的协作型机器人。

本发明提供一种机器人关节，该机器人关节包括依次同轴设置的电磁制动器、无刷电机、输入法兰、谐波减速机、输出法兰及扭矩测量装置；其中，

所述电磁制动器的制动联轴器、所述无刷电机的电机转轴、所述谐波减速机的波发生器依次同轴连接，所述谐波减速机的柔轮与所述输出法兰连接，所述扭矩测量装置集成在所述输出法兰上；

所述关节具有沿所述关节的轴向贯穿所述关节的中空走线孔，用于走线。

作为上述技术方案的进一步改进，所述无刷电机包括第一球轴承和第二球轴承；其中，

所述第一球轴承连接在所述电机转轴的第一端与所述电磁制动器的外框之间，所述第二球轴承连接在所述电机转轴的第二端与所述无刷电机的外框之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述无刷电机的定子与所述无刷电机的外框粘接；

所述无刷电机的转子与所述电机转轴粘接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述输入法兰的第一端与所述无刷电机的外框连接，所述输入法兰的第二端与所述谐波减速机的刚轮连接。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承连接在所述谐波减速机的刚轮与所述输出法兰之间。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电磁制动器为弹簧摩擦片式制动器。

作为上述技术方案的进一步改进，所述电磁制动器的电磁线圈外框与所述电磁制动器的外框连接；

所述电磁制动器的摩擦片设置在所述电磁制动器的制动联轴器上。

作为上述技术方案的进一步改进，还包括增量编码器和与所述增量编码器连接的伺服驱动电路板；其中，

所述增量编码器的读数头设置在所述电磁制动器的外框上，所述增量编码器的码盘设置在所述电机转轴的端部；