[發明專利]機器人關節及機器人

在審

• 申請號: 201810164277.6
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108372516A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 楊躒;王成剛;周福興
• 申請（專利權）人: 中科新松有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/08
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 趙志遠

本發明涉及一種機器人關節和機器人，該機器人關節包括依次同軸設置的電磁制動器、無刷電機、輸入法蘭、諧波減速機、輸出法蘭及扭矩測量裝置；其中，電磁制動器的制動聯軸器、無刷電機的電機轉軸、諧波減速機的波發生器依次同軸連接，諧波減速機的柔輪與輸出法蘭連接，扭矩測量裝置集成在輸出法蘭上；關節具有沿關節的軸向貫穿關節的中空走線孔，用于走線。

技術領域

本發明涉及智能機器技術領域，尤其是涉及一種機器人關節及機器人。

背景技術

協作機器人是一種用于與人類協同作業的新型智能機器人，因而需要更加輕量化的結構、更加安全的控制方式、更加易用的編程操作和更加智能的環境感知功能，同時，要求協作機器人具有較低的制造成本。如此，便對機器人的設計和制造提出了較高的要求，要求機器人關節的結構應緊湊、輕便且集成度高，安裝形式應方便靈活，傳感器應精準、多樣，控制方式應實現精準的扭矩控制。

然而，目前的機器人關節大多體積較大、質量偏重；驅動器無法集成在關節內部，線纜裸露且難以布置；一般只包含單個編碼器，只能實現位置和速度的控制；關節結構形式只能夠適配具體型號的機器人，難以實現模塊化重構。

盡管已有一些新型的機器人關節采用緊湊和多傳感器的結構形式，可以在一定程度上實現輕量化和協作功能，但其關節的扭矩測量方式多為檢測電機電流或角度編碼器差值，通過公式計算間接獲得關節扭矩。由于存在較大的測量及計算誤差，且無法消除關節內部摩擦和阻尼，該類型的機器人在實現基于力控的協作功能時，如碰撞檢測、拖動示教或阻抗控制，往往出現示教不靈活、力控精度差和安全裕度低等問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種機器人關節，其能夠直接提供精準的扭矩反饋，同時具備高度集成、緊湊、輕量化和模塊化等優點，可用于快速配置成輕量的協作型機器人。

本發明提供一種機器人關節，該機器人關節包括依次同軸設置的電磁制動器、無刷電機、輸入法蘭、諧波減速機、輸出法蘭及扭矩測量裝置；其中，

所述電磁制動器的制動聯軸器、所述無刷電機的電機轉軸、所述諧波減速機的波發生器依次同軸連接，所述諧波減速機的柔輪與所述輸出法蘭連接，所述扭矩測量裝置集成在所述輸出法蘭上；

所述關節具有沿所述關節的軸向貫穿所述關節的中空走線孔，用于走線。

作為上述技術方案的進一步改進，所述無刷電機包括第一球軸承和第二球軸承；其中，

所述第一球軸承連接在所述電機轉軸的第一端與所述電磁制動器的外框之間，所述第二球軸承連接在所述電機轉軸的第二端與所述無刷電機的外框之間。

作為上述技術方案的進一步改進，所述無刷電機的定子與所述無刷電機的外框粘接；

所述無刷電機的轉子與所述電機轉軸粘接。

作為上述技術方案的進一步改進，所述輸入法蘭的第一端與所述無刷電機的外框連接，所述輸入法蘭的第二端與所述諧波減速機的剛輪連接。

作為上述技術方案的進一步改進，還包括交叉滾子軸承，所述交叉滾子軸承連接在所述諧波減速機的剛輪與所述輸出法蘭之間。

作為上述技術方案的進一步改進，所述電磁制動器為彈簧摩擦片式制動器。

作為上述技術方案的進一步改進，所述電磁制動器的電磁線圈外框與所述電磁制動器的外框連接；

所述電磁制動器的摩擦片設置在所述電磁制動器的制動聯軸器上。

作為上述技術方案的進一步改進，還包括增量編碼器和與所述增量編碼器連接的伺服驅動電路板；其中，

所述增量編碼器的讀數頭設置在所述電磁制動器的外框上，所述增量編碼器的碼盤設置在所述電機轉軸的端部；