[發(fā)明專利]機器人手臂關節(jié)電機

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• 申請日: 2017-07-20
• 公開（公告）號: CN107294242A
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設計）人: 丁劍
• 申請（專利權）人: 深圳市雅騰電機有限公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K7/116;H02K5/24;H02K11/21
• 代理公司: 北京商專永信知識產權代理事務所(普通合伙)11400
• 代理人: 高之波,莫莉萍

技術領域

本發(fā)明屬于仿人機器人關節(jié)電機技術領域，尤其是涉及一種機器人手臂關節(jié)電機。

背景技術

隨著機器人制造水平的不斷提高，傳感技術、智能技術、網絡技術和云計算技術的持續(xù)突破，具有感知、決策、執(zhí)行等系列功能的智能機器人應運而生，深受各大科技公司和資本市場青睞。電機是智能機器人產業(yè)鏈上關鍵的一環(huán)，隨著智能機器人的技術提高，對電機提出了更高要求。

在智能機器人中，有一類具有仿人形手臂的機器人，可以模仿人類手臂做出各種動作，實現(xiàn)這些動作的核心就是各個關節(jié)電機及其控制系統(tǒng)。要實現(xiàn)多自由度靈活動作，需要各個關節(jié)電機協(xié)同控制，并且電機需要力矩大、響應速度快、控制精度高，以實現(xiàn)各種流暢的動作。

現(xiàn)有智能機器人用的伺服關節(jié)電機大多為電機+減速齒輪箱+位置傳感器+驅動器，其中電機為直流無刷電機(或更低端的直流有刷電機)，位置傳感器置于齒輪箱輸出軸上端部。驅動器根據位置傳感器反饋信號控制電機運轉，實現(xiàn)關節(jié)各種動作。但是這種方式，由于傳感器反饋的是齒輪箱輸出軸位置而非電機軸位置，不能直接用作電機換向，在手臂做低速動作時，很容易出現(xiàn)控制不穩(wěn)，從而造成手臂抖動不穩(wěn)定現(xiàn)象，嚴重影響使用。目前智能機器人廠家采用的解決方法是加阻尼裝置或者避開低速動作。采用加阻尼裝置的方式的成本高，而且效果并不理想。無論哪種方式，都不是智能機器人生產廠家的理想解決方案，急需在電機端本身解決低速抖動問題。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種機器人手臂關節(jié)電機，本電機運轉流暢自如，無抖動，且本電機具有噪音低、壽命長、扭力大和降低客戶系統(tǒng)成本等優(yōu)點。

根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種機器人手臂關節(jié)電機，包括電機主體、位置傳感器、齒輪箱和驅動器，所述電機主體包括機殼以及設于機殼內的定子、轉子和電機PCB板，所述定子包括固定于機殼內壁的定子鐵芯和定子繞組，所述轉子包括轉子鐵芯和轉軸，所述轉子鐵芯的外圓周布置有永磁鐵，所述轉子鐵芯固定于轉軸的外圓周，所述轉軸的一端與齒輪箱連接，所述轉軸的另一端與位置傳感器連接，所述位置傳感器包括磁環(huán)和磁編碼器，所述磁環(huán)固設于轉軸的末端，所述磁編碼器與磁環(huán)軸向相對設置，且所述磁編碼器的中心軸與磁環(huán)的中心軸位于同一直線上，所述電機PCB板與驅動器電連接，所述驅動器與位置傳感器通信連接，并依據位置傳感器傳遞的位置信息控制電機主體工作。

本發(fā)明的有益效果是：由于磁環(huán)固設于轉軸的末端，磁編碼器與磁環(huán)軸向相對設置，且所述磁編碼器的中心軸與磁環(huán)的中心軸位于同一直線上，如此在電機旋轉時，磁編碼器感應到安裝在轉軸上磁環(huán)的旋轉磁場，產生位置信息，通過位置傳感器與驅動器通訊，驅動器能接收到位置傳感器傳遞的位置信息，由于所述電機PCB板與驅動器電連接，驅動器在接收到位置傳感器傳遞的位置信息后控制電機主體工作，由此使電機運轉無抖動，運轉流暢自如；相較于采用加阻尼裝置的電機而言，使用本電機的系統(tǒng)成本低；由于本電機無阻尼裝置，沒有因阻尼機械摩擦帶來的機械磨損，本電機的使用壽命長，大大提高了關節(jié)系統(tǒng)的可靠性，也方便客戶裝配，為客戶簡化了關節(jié)部位的結構，更延長客戶機器人關節(jié)的使用壽命；本電機沒有阻尼的機械摩擦，大大降低了電機的噪音。

在一些實施方式中，所述位置傳感器還包括位置傳感器PCB板，所述磁編碼器安裝于位置傳感器PCB板上。

在一些實施方式中，所述磁編碼器為高分辨率的絕對式磁編碼器，由此，本電機的位置傳感器所檢測出的位置信息的精準度比傳統(tǒng)霍爾元件做的位置傳感器所檢測出的位置信息精準度高千倍，因此本電機的控制更精準，扭力更大。

在一些實施方式中，所述驅動器包括運算控制模塊、驅動模塊、通訊模塊和功率開關模塊，所述驅動模塊和通訊模塊均與運算控制模塊電性連接，所述驅動模塊和功率開關模塊電性連接，所述功率開關模塊與電機PCB板連接，所述運算控制模塊與位置傳感器PCB板電性連接。由此，驅動器能配合既定的算法來控制電機主體工作，提高控制精度。

在一些實施方式中，所述磁環(huán)為由單對極永磁體制作形成的磁環(huán)。

在一些實施方式中，所述機器人手臂關節(jié)電機還包括第一引線和第二引線，所述第一引線與電機PCB板連接，所述第二引線與位置傳感器PCB板連接。

附圖說明

圖1是本發(fā)明之實施例的組裝結構圖；

圖2是本發(fā)明之實施例的側視圖；

圖3是圖2中A-A處的剖視圖；

圖4是本發(fā)明之實施例的驅動器的原理方框圖；

圖5是本發(fā)明之另一實施例的剖視圖。

具體實施方式