[發明專利]集成關節及機器人

在審

• 申請號: 201911423712.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111086022A
• 公開（公告）日: 2020-05-01
• 發明（設計）人: 李康;趙明國;李海雷;賀小玉;張志華;張偉寧;黑光軍;熊友軍
• 申請（專利權）人: 深圳市優必選科技股份有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/10;B25J9/12;B25J11/00
• 代理公司: 深圳中一聯合知識產權代理有限公司 44414
• 代理人: 袁哲

本申請屬于類人形服務機器人技術領域，涉及集成關節及機器人。集成關節采用了電機組件、減速機、輸出件、第一軸承、力矩傳感器及驅動板。殼體作為固定端，驅動板控制電機組件工作，控制電機軸將動力輸出至減速機，減速機連接至輸出件，讓輸出件輸出轉動。減速機輸出端通過第一軸承支承在殼體上。力矩傳感器與減速機及輸出件相連，輸出件所受力矩經過減速機作用于力矩傳感器，力矩傳感器檢測力矩就是輸出件所受力矩，無需考慮中間傳動環節的柔性、摩擦等影響因素，直接測量輸出件的力矩值，更加準確、可靠、有效，確保系統剛度與穩定性。將上述集成關節應用于機器人，在各關節處實現力矩反饋，可以實現更精確的力控效果。

技術領域

本申請屬于類人形服務機器人技術領域，涉及集成關節及具有該集成關節的機器人。

背景技術

在機器人領域，具有力感知的機器人相對于單純的位置控制的機器人更具有優勢：比如協作機械臂與人共同完成一項任務，發生碰觸即刻停止，保證人員安全；力控模式也允許機器人去做更精細的工作，比如表面打磨、去毛刺及柔性裝配等；也可以實現拖動示教，極大縮短開發周期；當然更重要的是實現關節力矩控制可以優化機器人的運動狀態。

目前通常在機械臂末端安裝六維力/力矩傳感器，來直接獲取外界環境作用力，但無法做全身的力檢測，而在各關節處實現力反饋，可以實現更精確的力控效果。關節力反饋主要有電流檢測、串聯彈性驅動器(SEA)及力矩傳感器等方法。電流檢測法局限在關節傳動環節的摩擦模型的復雜性，由于不同的傳動機構的反驅特性差異較大，所以并不能準確地建立電機電流與關節輸出力矩的關系；而SEA方法由于在傳動系中引入彈性環節，使得系統剛度下降，加大了控制難度，甚至會影響系統穩定性。

發明內容

本申請實施例的目的在于提供一種集成關節，以解決現有機器人關節不能準確地建立電機電流與關節輸出力矩的關系、系統剛度下降且影響系統穩定性的技術問題。

本申請實施例提供一種集成關節，包括：

殼體；

電機組件，其包括轉動安裝于所述殼體上的電機軸；

減速機，其由所述電機軸驅動；

輸出件，與減速機相連并由所述減速機驅動轉動；

第一軸承，其支承所述減速機的輸出端在所述殼體上；

力矩傳感器，與所述減速機及所述輸出件相連，用于檢測所述輸出件的所受力矩；以及

驅動板，其與所述電機組件、所述力矩傳感器電連接。

在一個實施例中，所述輸出件同軸設置有中空管，所述電機軸為空心軸，所述中空管穿過所述電機軸設置，所述殼體上安裝有后蓋，所述中空管遠離于所述輸出件的一端支承于所述后蓋上。

在一個實施例中，所述減速機為諧波減速機，所述諧波減速機包括由所述電機軸驅動轉動的波發生器、由所述波發生器驅動柔性變形的柔輪，以及與所述柔輪相嚙合的剛輪，所述剛輪作為所述諧波減速機的輸出端，所述剛輪通過所述第一軸承支承于所述殼體上。

在一個實施例中，所述波發生器通過脹套與脹套壓板安裝于所述電機軸，所述脹套安裝于所述波發生器朝向于所述電機軸的一側，所述脹套壓板固定于所述剛輪上并沿所述電機軸的軸向推頂所述脹套，以使所述脹套沿徑向分別壓緊所述波發生器與所述電機軸。

在一個實施例中，所述第一軸承的內圈安裝于所述剛輪外周面并通過內圈壓蓋壓緊在所述剛輪上，所述第一軸承的外圈安裝于所述殼體上并通過外圈壓蓋壓緊在所述殼體上。

在一個實施例中，所述外圈壓蓋與所述殼體之間設有第一密封圈，所述外圈壓蓋與所述剛輪之間設有第二密封圈，所述剛輪的內周面與所述輸出件外周面之間設有第三密封圈。