[发明专利]谐波减速机和机器人

说明书

本申请提供了一种谐波减速机和机器人，谐波减速机包括谐波减速机主体、多组应变片和连接电路；谐波减速机主体包括柔轮和谐波发生器，所述谐波发生器用于驱动所述柔轮转动；多组应变片绕所述柔轮的轴线环形均布于所述柔轮上，用于感应所述柔轮的应力变形；每组所述应变片中包括至少一个应变片；连接电路电连接所述多组应变片，为所述多组应变片提供工作电能并传输所述应变片的感应信号。本申请谐波减速机，通过将应变片绕轴线环形均匀布置于柔轮上，从而通过感应柔轮的应力变形来检测谐波减速机的输出或输入扭矩，无需对减速机进行改造即可实现对减速机在复杂受力条件下的精准检测。

技术领域

本申请涉及传动检测和自动化设备技术领域，特别涉及一种谐波减速机和机器人。

背景技术

机器人领域中，对于关节力或者末端力的测量，可以用于碰撞检测、柔性控制、拖拽示教、力控制、力位复合控制等。碰撞检测是协作机器人必备的一项特性，需要通过检测关节力矩来判断机器人是否发生碰撞，以此实现机器人碰撞停机，提高安全性。协作机器人普遍具备柔性控制的特性，用以拖拽示教等功能。谐波减速机常设于机器人的关节处，用以通过柔轮带动机械臂摆动。

相关方案中，使用强柔轮代替谐波减速机原有的刚轮，然后在强柔轮上设置应变片来检测强柔轮上产生的力矩，这种方法需要对谐波减速机进行改造。

发明内容

为解决上述要对谐波减速机进行改造才能检测力矩的问题，本申请提供一种不需要对谐波减速机进行改造就能够在复杂受力形变情况下较为均匀、准确地检测减速机力矩的谐波减速机。

一种谐波减速机，包括谐波减速机主体、多组应变片和连接电路；谐波减速机主体包括柔轮和谐波发生器，所述谐波发生器用于驱动所述柔轮转动；多组应变片绕所述柔轮的轴线环形均布于所述柔轮上，用于感应所述柔轮的应力变形；每组所述应变片中包括至少一个应变片；连接电路电连接所述多组应变片，为所述多组应变片提供工作电能并传输所述应变片的感应信号。

进一步地，还包括卡尔曼滤波模块；

所述卡尔曼滤波模块通过所述连接电路电连接所述多组应变片，用于对所述多组应变片反馈的信号进行滤波以消除干扰。

进一步地，每组所述应变片包括由至少一个应变片和电阻电连接而形成的桥式电路。

进一步地，所述应变片有三组；每组所述应变片中包括两个应变片。

进一步地，所述柔轮的端面上开设有凹槽，所述多组应变片固定于所述凹槽中。

进一步地，所述凹槽是环绕所述柔轮的轴线的环形凹槽。

进一步地，所述凹槽位于所述柔轮的动力输出端的端面上。

进一步地，所述连接电路设于柔性电路板中；

所述多组应变片封装于所述柔性电路板内部。

进一步地，所述柔性电路板包括相互电连接的环形部和柄形部；所述多组应变片位于所述环形部中；

所述环形部呈环形，固定于所述柔轮端面上的凹槽中；

所述柄形部的一端固定在所述环形部的边缘上，另一端穿设于所述凹槽外周凸缘上开设的通孔或缺口中。

本申请还提供一种机器人，包括至少两个相互铰接的机械臂和以上任一项所述的谐波减速机；

所述谐波减速机设置在所述机械臂的铰接处，用于驱动所述机械臂摆动。

由上述技术方案可知，本申请至少具有如下优点和积极效果：

本申请提供了一种谐波减速机，通过将应变片绕轴线环形均匀布置于柔轮上，从而通过感应柔轮的应力变形来检测谐波减速机的输出或输入扭矩，无需对减速机进行改造即可实现对减速机在复杂受力条件下的精准检测。