[實用新型]一種協作機器人關節結構

有效

• 申請號: 201721060477.4
• 申請日: 2017-08-23
• 公開（公告）號: CN207256275U
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發明（設計）人: 蔣燕飛;呂東元;潘巍;崔裕翔
• 申請（專利權）人: 上海航天有線電廠有限公司;蘇州博思特裝配自動化科技有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J13/08;B25J13/00
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司31225
• 代理人: 葉敏華

技術領域

本實用新型涉及一種機械關節結構，具體涉及一種協作機器人關節結構。

背景技術

目前，協作機器人已應用在各個工業領域，與人共同工作，協作機器人作為工業機器人中的輕型機器人，協助人類并且與人類一同作業，且不需要使用安全圍欄進行隔離，解決人類較難以達成的精確度或讓人類遠離危險的環境和工作。協作機器人關節結構作為協作機器人的核心組成部件，它的性能在整個協作機器人運動過程中顯得至關重要。協作機器人關節中主要通過伺服驅動方式進行，目前，伺服驅動方法主要分為兩種：一種是采用伺服電機配減速器的驅動方法，一類是伺服電機直接驅動的方法。電機帶減速器驅動通過減速器機構按照100:1的速比關系，將電機的速度降低，力矩增大到控制機構需要的范圍內，但目前伺服電機的機械結構存在整體機構復雜，控制機構不能快速精確的作用到伺服機構，運行時振動噪聲大，在有限的空間里無法實現機電一體化，尤其在經過裝配后，不能夠精確控制其位置。

實用新型內容

本實用新型的目的就是為了解決上述問題而提供一種結構緊湊、輸出轉矩大、運行可靠、控制精確的協作機器人關節結構。

本實用新型的目的通過以下技術方案實現：

一種協作機器人關節，包括殼體以及設置在殼體內的伺服電機、諧波減速器、制動器以及驅動器，所述的伺服電機包括定子和轉子，所述的定子與殼體連接，所述的轉子與輸入軸連接，所述的諧波減速器的輸入端與輸入軸連接，諧波減速器的輸出端與輸出軸連接，所述的輸入軸在遠離諧波減速器的一端設置制動器和輸入端編碼器，所述的輸出軸在遠離諧波減速器的一端設置輸出端編碼器，所述的驅動器設置在輸入端編碼器和輸出端編碼器之間。

所述的輸入端編碼器和輸出端編碼器均采用獨立式磁式編碼器，包括編碼器電路板、與輸入軸或輸出軸連接的導磁環支架、設于導磁環支架上的多對極檢測磁環和單對極檢測磁環。

所述的制動器為電磁制動器，所述的電磁制動器與制動組件連接，所述的制動組件包括制動器擋柱、安裝在輸入軸上的制動器擋圈、波形墊圈以及摩擦片，所述的制動器擋圈、波形墊圈以及摩擦片兩側通過軸用彈性擋圈固定。

該協作機器人關節末端設有引出線支架以及與引出線支架連接的護線套。

所述的諧波減速器設于伺服電機的一側，所述的制動器、驅動器、輸入端編碼器和輸出端編碼器設于伺服電機的另一側。

所述的殼體上安裝有用于封裝的后罩，對內部部件提供結構保護。

所述的定子包括定子鐵芯和定子繞組，采用18槽結構。

所述的轉子包括轉子鐵芯和永磁體，采用16極表貼式結構。

本實用新型的具體工作原理為，電機通過對定子提供相位相差固定的三相交流電信號，產生旋轉磁場驅動永磁轉子旋轉，轉子帶動輸入軸轉動，輸入端編碼器檢測電機輸入軸旋轉位置信號，反饋給驅動器，驅動器可根據反饋信號控制電機的運轉；輸入軸與諧波減速器連接，將電機的轉速降低后，傳遞給輸出軸，設置在輸出軸上的輸出端編碼器對實際輸出的旋轉位置進行實時檢測，并將信號輸出給外部控制器，及時調整因機械誤差帶來的偏差，對關節的位置進行全閉環控制，從而能夠精確控制輸出的位置，編碼器能夠達到高精度的分辨率，實現電流、速度、位置的全閉環伺服反饋。

與現有技術相比，本實用新型的優點在于：

1、本實用新型通過設置兩個獨立式磁式編碼器，分別對輸入軸及輸出軸進行閉環控制，不僅使控制更加靈敏，且可有效消除由于機械裝配時產生的誤差，對實際輸出軸的位置實現精確控制。

2、定子、轉子的槽型、開口大小、極槽數配比都會影響轉矩波動大小，本實用新型采用定子多槽、轉子多極的結構實現伺服電機大力矩、高能量密度的輸出要求。

3、本實用新型將諧波減速器設于伺服電機的一側，制動器、驅動器、輸入端編碼器和輸出端編碼器設于伺服電機的另一側，從而使關節結構位置布置合理、結構緊湊，內部機構簡單化，做到盡可能縮小內部空間，在有限空間里實現機電一體化。

附圖說明

圖1為本實用新型的剖視結構示意圖；

圖2為圖1的局部放大示意圖；

圖3為本實用新型定子結構示意圖；

圖4為本實用新型轉子結構示意圖；