[实用新型]一种紧凑型伺服驱动器

说明书

本实用新型涉及一种紧凑型伺服驱动器，包括自下而上依次设置的控制板、预驱动板和功率板；所述控制板为设有中央处理器以及与其连接的存储器、通信接口的电路板，所述中央处理器通过第一连接器与预驱动板连接；所述预驱动板为设有预驱动电路、母线电压检测电路、相电流采样电路、电源输入电路的电路板，所述预驱动电路、母线电压检测电路、相电流采样电路、电源输入电路通过第一连接器与控制板的中央处理器连接；所述功率板为设有三相桥功率驱动电路的电路板，通过第二连接器与预驱动板的预驱动电路连接。本实用新型采用了三层叠放的圆形结构，减小了驱动器的面积，最大限度利用了安装空间，解决了协作机器人本体内部安装空间不足的问题。

技术领域

本实用新型研制一种体积小巧的圆形伺服驱动器，可应用于协作机器人手臂，实现对伺服电机的驱动功能。

背景技术

随着工业自动化及数字化进程的不断推进，工业及人机协作机器人已应用到工业自动化生产的各个行业，实现装配、焊接、打磨、搬运等各项工艺流程，促进生产效率及企业效益的持续提升。与此同时，机器人市场对人机协作机器人的要求也日益增多。当前的协作机器人需要满足小型化、轻量化、高精度、高集成度、低成本等功能特性。此外，高校和科研院所对协作机器人的研究也越来越深入，学生对机器人的研究兴趣也更强烈。高校需要轻量化、小功率、高性能的协作机器人产品，可通过高集成度的机器人完成教学和演示工作，同时可通过机器人开放的通信接口和编程系统实现工艺流程的二次功能开发。

协作机器人的推广应用离不开伺服系统的持续改进。系统的最终表现由三个核心部件驱动器、电机和编码器的性能决定。伺服性能代表系统整体的技术水平，任何一块短板都会产生木桶效应。对于协作机器人而言，伺服系统通常集成在机器人手臂中，手臂安装空间有限，驱动器的直径通常不大于10cm，在提供较高的功率密度的同时要考虑为驱动器提供良好的散热空间或者扩大其散热面积。同时还要考虑与编码器、电机的配合安装，将伺服系统模块化，便于安装与拆卸。

实用新型内容

本实用新型目的在于设计一种紧凑型的伺服驱动器，与绝对值编码器、无框力矩电机构成一套伺服系统，在协作机器人手臂各驱动轴组中实现应用。控制器采用堆叠式的板卡结构，并在板卡上设计了散热方案，解决了协作机器人本体安装空间不足且驱动器不能良好散热的问题。

本实用新型为实现上述目的所采用的技术方案是：一种紧凑型伺服驱动器，其特征在于，包括自下而上依次设置的控制板、预驱动板和功率板；

所述控制板为设有中央处理器以及与其连接的存储器、通信接口的电路板，所述中央处理器通过第一连接器与预驱动板连接；

所述预驱动板为设有预驱动电路、母线电压检测电路、相电流采样电路、电源输入电路的电路板，所述预驱动电路、母线电压检测电路、相电流采样电路、电源输入电路通过第一连接器与控制板的中央处理器连接；

所述功率板为设有三相桥功率驱动电路的电路板，所述三相桥功率驱动电路通过第二连接器与预驱动板的预驱动电路连接。

所述通信接口包括：EtherCAT接口、RS485接口、SPI接口、IO接口、JTAG 接口中的至少一种。

所述预驱动板还设有U、V、W三相电机输入接口和U、V、W三相电机输出接口；

所述U、V、W三相电机输入接口与相电流采样电路连接，所述U、V、W 三相电机输出接口与预驱动电路连接，并经第二连接器、与功率板(3)的三相桥功率驱动电路连接。

所述预驱动电路采用预驱动芯片；所述预驱动芯片的高电平输入端、低电平输入端通过第一连接器分别与控制板的中央处理器两个PWM输出端连接，所述高边门级驱动电压引脚通过自举电容C1与高边电源反馈端连接；

高边控制输出端通过电阻R1经第二连接器与功率板的三相桥功率驱动电路中某相单桥的第一MOS管栅极连接；