[实用新型]一种机器人智能驱动关节和机器人

说明书

本实用新型公开了一种机器人智能驱动关节和机器人，包括输入端连接件和输出端连接件，输入端连接件和输出端连接件同轴心布置并能作相对旋转运动。输入端连接件的内部设有无框力矩电机，无框力矩电机驱动的电机转子轴在输入端连接件的内侧端口部具有动力输出端，电机转子轴的动力输出端通过谐波减速器驱动输出端连接件做相对旋转运动。本实用新型将高性能力矩电机、多功能伺服驱动控制器、减速器、制动器、位置与力矩传感器和高速实时通信模块等部件进行一体化集成的关节设计，使其具有重量轻、响应速度快、柔顺力控制、实时总线通信等优点。

技术领域

本实用新型涉及工业机器人的关节驱动控制领域，具体地说是一种机器人智能驱动关节及机器人。

背景技术

工业机器人的关节驱动控制系统通常采用中央控制器→单轴驱动器→关节电机的控制方案，其驱动器和控制器需要放置在机械臂外部的控制柜实现，其走线多而且复杂、维护困难、可靠性差，易于造成信号干扰，影响机器人的定位和控制精度。传统工业机器人关节只考虑到了单一的运动控制，不具有柔顺力控制和阻抗控制功能，因此不能很好地适应需要柔顺控制的场合，如接触性操作任务和本质安全的人机交互。此外，低力矩-重量比的伺服电机容易造成驱动关节过于笨重和庞大，降低了机械臂的驱动效率和动态响应速度。

实用新型内容

本实用新型针对上述传统工业机器人的不足，而提供一种机器人智能驱动关节及机器人，实现机器人关节的高度一体化集成设计，并具有柔顺力控制功能。

本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种机器人智能驱动关节，包括输入端连接件和输出端连接件，输入端连接件和输出端连接件同轴心布置并能作相对旋转运动。输入端连接件的内部设有无框力矩电机，无框力矩电机驱动的电机转子轴在输入端连接件的内侧端口部具有动力输出端，电机转子轴的动力输出端通过谐波减速器驱动输出端连接件做相对旋转运动。

为优化上述技术方案，本实用新型还包括以下改进的技术方案。

上述输入端连接件的内腔设有两组并排的轴承座，电机转子轴通过轴承座上的第一轴承转动设置在输入端连接件的中心。无框力矩电机的电机定子固定在两组轴承座之间，无框力矩电机的电机转子与电机转子轴的外壁固定连接。

上述谐波减速器的钢轮固定在输入端连接件的内侧端口部，谐波减速器的柔轮与输出端连接件内部的柔轮连接轴相连接。谐波减速器的波发生器安装在电机转子轴的动力输出端。

上述电机转子轴具有与第一轴承相配装的两个肩部，电机转子安装在两个肩部之间。电机转子轴的动力输出端通过螺钉与波发生器固定连接，电机转子轴的另一端设有增量式编码器。

上述的轴承座侧壁设有检测无框力矩电机的霍尔传感器。霍尔传感器和增量式编码器分别检测电机转子轴的位置和速度信号。

上述的输出端连接件具有套设在输入端连接件外部的法兰连接部以及直径缩小并轴向延伸的本体部。法兰连接部通过第二轴承与输入端连接件的外壁旋转配合。柔轮连接轴位于本体部的中心，柔轮连接轴的一端与柔轮的端面固定连接，柔轮连接轴的另一端连接有检测外部载荷的力矩传感器。

上述的柔轮连接轴外周设置有编码器连接件，编码器连接件设有检测柔轮连接轴的位置和速度信号的绝对式编码器。

上述输入端连接件的外端或输出端连接件的外端分别设有驱动器和运动控制器。运动控制器根据电机转子轴和柔轮连接轴的速度和位置偏差进行相应的补偿控制。

上述的输入端连接件的端部内部连接有制动器安装座，制动器安装座内部设有与电机转子轴相配合的制动器。

本实用新型的一种机器人，包括至少两个上述的机器人智能驱动关节。在相邻两个机器人智能驱动关节之间，上一个机器人智能驱动关节的输出端连接件通过关节连接件与下一个机器人智能驱动关节的输入端连接件相连接。并且相邻两个机器人智能驱动关节的旋转轴心不重合。