[發(fā)明專利]一種輸出高精度位置信息的伺服舵機

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• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111237399A
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發(fā)明（設計）人: 趙同陽
• 申請（專利權）人: 深圳市智擎新創(chuàng)科技有限公司
• 主分類號: F16H1/32
• 分類號: F16H1/32;F16H57/023;F16H57/021;F16H57/08;G01B7/30;H02K29/08;H02K7/116;H02P6/16
• 代理公司: 東莞市神州眾達專利商標事務所(普通合伙) 44251
• 代理人: 劉漢民

本發(fā)明涉及智能機器人領域，尤指一種輸出高精度位置信息的伺服舵機，本發(fā)明包含有相互對應的霍爾板和反饋磁鐵組成的第二角度傳感器，第一角度傳感器由相互對應的霍爾傳感器與第一霍爾磁鐵組成，解決了采用雙霍爾傳感器無法同時檢測法蘭盤角度和電機角度檢測的問題；第二角度傳感器僅為相互對應的霍爾板和反饋磁鐵組成，其體積厚度要比傳統(tǒng)的光柵盤結(jié)構(gòu)要少，因此，通過第二角度傳感器代替了光柵盤解決了背景技術中采用光柵盤導致產(chǎn)品加工困難的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及智能機器人領域，尤指一種輸出高精度位置信息的伺服舵機。

背景技術

在關節(jié)型機器人設計中，一體化舵機關節(jié)模組是核心技術，其中諧波減速機和行星減速機為較為常用的兩種減速機構(gòu)，為保證高速高精度輸出，動力單元常采用無刷伺服電機，在注重成本的應用中，行星減速機具有不可替代的優(yōu)勢，在和小減速比行星搭配中，盤式外轉(zhuǎn)子伺服電機因其輸出力矩大，慣量小。單級行星減速機構(gòu)和盤式外轉(zhuǎn)子電機組合成為低成本舵機的一種優(yōu)勢組合。

大扭矩伺服電機按照電機軸向中心與減速機軸向中心的位置可分為同心式如圖1所示和偏置式如圖2設計；

電機高速經(jīng)過單級行星減速機構(gòu)減速后，得到期望的低速大扭矩輸出，在關節(jié)型或者對位置精度要求較高的使用場合，在高精度伺服電機控制中，至少需要兩個角度檢測電路和結(jié)構(gòu)設計，一個用于做電機轉(zhuǎn)動控制中反饋電機定子與轉(zhuǎn)子的相對位置，另一個用于做減速后機械角度輸出檢測用，反饋輸出法蘭盤相對于外殼或客戶靜止坐標的旋轉(zhuǎn)角度。

現(xiàn)有的角度傳感器件一般采用成熟的霍爾電路如圖8所示或者光柵盤電路如圖9所示，盤式外轉(zhuǎn)子電機加單級行星減速機構(gòu)如圖9所示，從圖9可以得出，盤式外轉(zhuǎn)子電機上的電機軸與行星減速結(jié)構(gòu)的輸出端位于同一中軸線上，根據(jù)現(xiàn)有的霍爾傳感器(霍爾傳感器的主控電路是霍爾電路，這種霍爾傳感器與霍爾磁鐵是對應配套)的采集端需要與霍爾磁鐵上的中軸線重合，并且的采集端需要和霍爾磁鐵均不能空心，因此，采用兩個霍爾傳感器在盤式外轉(zhuǎn)子電機與行星減速機構(gòu)的同心結(jié)構(gòu)下無法輕易對電機角度和減速后機械角度的進行實時測量，因此現(xiàn)有此種結(jié)構(gòu)設計普遍放棄對減速后機械角度檢的測量，只保留對電機角度的檢測，這樣是不能得到法蘭盤的真實角度位置輸出。

根據(jù)此類型結(jié)構(gòu)特征的限制，傳統(tǒng)的設計方法無法解決在兼顧成本的情況下對舵機的厚度進行削減，更不能解決在環(huán)境惡劣的情況下同時解讀電機角度信息和法蘭盤的真實角度信息。霍爾傳感器優(yōu)點是厚度薄，占空間小，安裝結(jié)構(gòu)簡單，但是，霍爾傳感器與霍爾磁鐵同心結(jié)構(gòu)且不空心。

光柵編碼盤的特點為精度高、中部空心、讀頭厚，缺點為無法做薄、易碎，并且臟污后容易失效；在盤式外轉(zhuǎn)子伺服電機與單級行星減速機構(gòu)同心一體機構(gòu)設計中，空間和結(jié)構(gòu)特點是不允許的，傳統(tǒng)的組合方式是將光柵空心機構(gòu)做電機旋轉(zhuǎn)檢測，將目標用剛體引入后端，穿過光柵編碼盤中空結(jié)構(gòu)，直達輸出端，做減速機目標位置檢測。在行星結(jié)構(gòu)設計中中間太陽輪機構(gòu)體積較少，為將末端低速位置信息傳遞給線路板，需將將太陽輪進行穿孔設計，加工安裝難度大。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種輸出高精度位置信息的伺服舵機，旨在解決背景技術中采用光柵盤導致產(chǎn)品的加工難度大以及采用雙霍爾傳感器無法輕易同時檢測法蘭盤角度和電機角度的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是一種輸出高精度位置信息的伺服舵機，包含有第一角度傳感器、行星減速機、法蘭盤，所述第一角度傳感器包含有相互對應的霍爾傳感器與第一霍爾磁鐵，所述行星減速機包含有：

減速齒輪組，其輸出端與法蘭盤連接；

支架，其內(nèi)部設有相互對應的轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子與減速齒輪組的輸入齒輪連接，第一霍爾磁鐵設置在轉(zhuǎn)子上；

第二角度傳感器，第二角度傳感器包含有相互對應的霍爾板和反饋磁鐵，所述反饋磁鐵設置在法蘭盤。

進一步地，還包括有交叉滾子軸承，所述交叉滾子軸承鑲嵌在外殼內(nèi)并承載法蘭盤。