[發明專利]一種可用于機械臂誤差補償的雙驅動諧波減速裝置

有效

• 申請號: 201610157804.1
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105643616B
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發明（設計）人: 姜歌東;謝成炫;梅雪松;陶濤;鄒創;張弦
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 賀建斌

技術領域

本發明涉及機械手控制技術領域，具體涉及一種可用于機械臂誤差補償的雙驅動諧波減速裝置。

背景技術

制造業中，如何提高機械手的運動精度一直是一個重要的研究課題。對于傳統低速低精度執行器的控制系統，人們往往將忽略其復雜的非線性動態特性。但對于高速高精度機械手的控制系統，這種近似的方法已經無法適用。為了解決高速高精度機械手的控制問題，一種普遍的做法是建立系統的動態模型并通過對模型參數的識別實現系統的動態誤差補償。但機械手的系統動態模型往往極其復雜，其模型參數識別困難，巨大的計算量使得實時的誤差補償難以實現，并且模型的參數隨著機器人使用時間和情況也會不斷的變化。為了增加機器人的系統帶寬，國外的學者提出了宏微機器人結構，即在一個大的機械臂上安裝一個小的機械臂。一般認為，宏/微機器人系統包括宏機器人和微機器人兩個子系統，并且微機器人系統附著在宏機器人系統的末端，二者共同完成一定的操作任務。宏微機器人兼具微機器人的高精度和宏機器人的高速與大運動范圍等優點。與單一驅動方式的機器人相比，宏微雙重驅動的機器人具有低慣量、高精度、自由度冗余等特點。但是典型的宏微機器人在結構上大都采用直接在宏機器人的末端安裝微機器人的形式。這種結構增加了機器人的關節數量使得整個系統的慣量增大。因此，為了盡量避免增加過多的慣量，微機器人大都做得小而精。其負載能力也必須做出相應的犧牲。整個系統的負載能力也因為微機器人的負載能力而受到限制。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種可用于機械臂誤差補償的雙驅動諧波減速裝置，能夠在不增加機械手關節數量的條件下提供冗余自由度，具有降低宏/微機器人系統慣量、提高宏/微機器人的負載能力以及使宏/微機器人結構更加緊湊的優點。

為了達到上述目的，本發明采取了如下的技術方案：

一種可用于機械臂誤差補償的雙驅動諧波減速裝置，包括柔輪1，柔輪1一側的筒體內部安裝有主波發生器3，該側柔輪1外圈上套裝有主剛輪2，主剛輪2的輪齒與柔輪1該側輪齒相嚙合，柔輪1與主剛輪2存在齒數差，主波發生器3驅動電機的電機座與主剛輪2固定于同一支架上；柔輪1另一側的筒體內部安裝有副波發生器5，該側柔輪1外圈上套裝有副剛輪4，副剛輪4的輪齒與柔輪1該側輪齒相嚙合，柔輪1輪齒與副剛輪4內齒存在齒數差，副波發生器5驅動電機的電機座與副剛輪4固定于另一支架上。

所述的主剛輪2、副剛輪4杯口相對地套裝在柔輪1兩側的外圈上。

所述的主波發生器3和副波發生器5對稱地安裝在柔輪1兩側筒體內。

所述的主剛輪2、主波發生器3、副剛輪4以及副波發生器5為同軸安裝。

本發明的有益效果為：

在宏/微機器人系統中，主波發生器3接收宏機器人系統的輸入，副波發生器5接收微機器人系統的輸入，來自兩個系統的輸入互不干涉，共同決定了副剛輪4相對與主剛輪2的運動狀態,具有以下優點：

1與傳統的直接串聯形式相比，使用本發明在宏機器人中引入微機器人時引起的系統慣量增加量較小。

2與傳統的直接串聯形式相比，使用本發明在宏機器人中引入微機器人時不引起系統的負載能力下降。

3與傳統的直接串聯形式相比，使用本發明在宏機器人中引入微機器人構成的宏微機器人具有更加緊湊的結構。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做詳細描述。

如圖1所示，一種可用于機械臂誤差補償的雙驅動諧波減速裝置，包括柔輪1，柔輪1一側的筒體內部安裝有主波發生器3，該側柔輪1外圈上套裝有主剛輪2，主剛輪2的輪齒與柔輪1該側輪齒相嚙合，柔輪1與主剛輪2存在齒數差，主波發生器3驅動電機的電機座與主剛輪2固定于同一支架上；柔輪1另一側的筒體內部安裝有副波發生器5，該側柔輪1外圈上套裝有副剛輪4，副剛輪4的輪齒與柔輪1該側輪齒相嚙合，柔輪1輪齒與副剛輪4內齒存在齒數差，副波發生器5驅動電機的電機座與副剛輪4固定于另一支架上。

所述的主剛輪2、副剛輪4杯口相對地套裝在柔輪1兩側的外圈上。

所述的主波發生器3和副波發生器5對稱地安裝在柔輪1兩側筒體內。

所述的主剛輪2、主波發生器3、副剛輪4以及副波發生器5為同軸安裝。

本發明的工作原理為：

將主波發生器3驅動電機的電機座應與主剛輪2固定于同一支架(如：機械臂)上，副波發生器5驅動電機的電機座則應與副剛輪4固定于另一支架(如：機械臂)上。工作過程中，若固定主剛輪2并以副鋼輪4作為輸出件，欲使副剛輪4獲得確定的運動狀態，需要同時確定主波發生器3和副波發生器5的運動狀態，因此系統具有兩個輸入自由度但只有一個輸出自由度，即該結構具有冗余自由度。主波發生器3的凸輪使柔輪1相應一側產生彈性變形，其輪齒與主剛輪2內齒相嚙合，當主波發生器3轉動時柔輪1在該側產生周期性變形，由于柔輪1與主剛輪2存在齒數差，主波發生器3轉動一周時柔輪1相對主剛輪2只轉動相應齒數的角度，由此確定了柔輪1相對主剛輪2的轉動速度。同理，由于柔輪1輪齒與副剛輪4內齒存在齒數差，當副波發生器5相對副剛輪4轉動時一周時，副剛輪4相對柔輪1轉動相應齒數的角度，由此確定了副剛輪4相對柔輪1的轉動速度，進而確定了副剛輪4與主剛輪2的相對轉動速度。可見，主波發生器3與副波發生器5的轉速共同確定了副剛輪4與主剛輪2的相對運動關系。