[发明专利]一种无力矩传感器的机械臂模块化关节

摘要

本发明公开了一种无力矩传感器的机械臂模块化关节，包括壳体及制动机构、传动机构、与传动机构连接的输出轴及控制机构，其特征在于：所述传动机构包括转轴，所述转轴两端分别刚性连接有制动机构和谐波减速器，所述谐波减速器与所述输出轴刚性连接，所述转轴套装有电机，所述控制机构包括控制器及用以检测输出轴相对壳体位移的第一传感器和用以检测转轴转速的第二传感器，所述第一传感器、第二传感器和电机均与控制器电连接。本发明通过采样电流来估算力矩，省去了力矩传感器的机构，减轻了关节质量，且本发明采用直线型传动线路，传动结构简单，缩短了输出轴的长度，输出轴仅需要一个交叉滚子轴承的支承，进一步简化了关节的结构。

主权项

1.一种无力矩传感器的机械臂模块化关节，包括壳体(1)及设置于壳体(1)内的制动机构、传动机构、与传动机构连接的输出轴(2)及控制机构，其特征在于：所述传动机构包括转轴(3)，所述转轴(3)两端分别刚性连接有制动机构和谐波减速器(5)，所述谐波减速器(5)与所述输出轴(2)刚性连接，所述转轴(3)套装有电机(7)，所述控制机构包括控制器(8)及用以检测输出轴(2)相对壳体(1)位移的第一传感器和用以检测转轴(3)转速的第二传感器，所述第一传感器、第二传感器和电机(7)均与控制器(8)电连接；所述电机(7)包括套装于转轴(3)上的转子(7‑1)和设置于转子(7‑1)外围的定子(7‑2)，所述定子(7‑2)套装有用以电机(7)周向定位的定子套筒(9)，所述转轴(3)设置有用以抵接转子(7‑1)一端面的轴肩，转轴(3)上还设置有用以抵接转子(7‑1)另一端面的第一挡圈(10‑1)；所述壳体(1)上设置有用以抵接定子套筒(9)侧面和一端面的限位部，所述定子套筒(9)的另一端面抵接有第二挡圈(10‑2)；所述转轴(3)外侧还套装有用以转轴(3)周向定位的第一轴承(11)和第二轴承(12)，所述第一轴承(11)的外圈抵接壳体(1)，第一轴承(11)的内圈一端面抵接第一挡圈(10‑1)，另一端面抵接有第三挡圈(10‑3)，所述第二轴承(12)的外圈抵接定子套筒(9)，所述定子套筒(9)设置有用以抵接第二轴承(12)的外圈的一端面和侧面的限位部，所述第二轴承(12)的外圈的另一端面抵接第二挡圈(10‑2)，所述转轴(3)设置有抵接第二轴承(12)内圈的一端面的轴肩，所述第二轴承(12)内圈的另一端面抵接有第四挡圈(10‑4)，所述第四挡圈(10‑4)与转轴(3)刚性连接；所述谐波减速器(5)从里向外依次设置有波发生器(5‑1)、柔轮(5‑2)和刚轮(5‑3)，所述转轴(3)为阶梯轴，所述波发生器(5‑1)与阶梯轴的直径较小的一端刚性连接，所述刚轮(5‑3)固定于壳体(1)上，所述柔轮(5‑2)通过第二转接头(6)与输出轴(2)刚性连接；所述输出轴(2)套装有第三轴承(13)，所述第三轴承(13)的外圈抵接壳体(1)，所述壳体(1)上设置有抵接第三轴承(13)外圈的一端面和侧面的限位部，所述第三轴承(13)的外圈的另一端面采用固定螺母(18)定位，所述输出轴(2)上设置有用以抵接第三轴承(13)的内圈的一端面的轴肩，所述第三轴承(13)的内圈的另一端面抵接有第五挡圈(10‑5)，所述第五挡圈(10‑5)与输出轴(2)刚性连接；所述制动机构包括制动器(14‑1)和与其相对设置的衔铁(14‑2)，所述衔铁(14‑2)与转轴(3)通过第一转接头(4)刚性连接，所述衔铁(14‑2)与制动器(14‑1)间设置有制动间隙；所述第一传感器为绝对式编码器，所述绝对式编码器包括绝对式磁栅(15‑1)和绝对式读数头(15‑2)，所述绝对式磁栅(15‑1)抵接壳体(1)，所述壳体(1)上设置有抵接所述绝对式磁栅(15‑1)侧面和一端面的限位部，所述绝对式磁栅(15‑1)的另一端面抵接第五挡圈(10‑5)，所述第二传感器为增量式编码器，所述增量式编码器包括增量式磁栅(16‑1)和增量式读数头(16‑2)，所述增量式磁栅(16‑1)套装于转轴(3)上，所述转轴上(3)设置有抵接增量式磁栅(16‑1)一端面的轴肩，所述增量式磁栅(16‑1)另一端面抵接第一转接头(4)；所述输出轴(2)远离谐波减速器(5)的一端设置有若干周向螺孔，所述关节还设置有用以和另一关节相连接的连接部(17)，所述连接部(17)设置有若干与所述周向螺钉孔配合的螺栓，关节与关节之间通过所述螺栓与周向螺孔实现连接。