[發明專利]一種力感知的伺服驅動模塊

在審

• 申請號: 202011115164.0
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112112932A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 林楠
• 申請（專利權）人: 林楠
• 主分類號: F16H1/16
• 分類號: F16H1/16;F15B15/02;H02K7/116
• 代理公司: 寧波浙成知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 33268
• 代理人: 王方華

本發明涉及一種力感知的伺服驅動模塊，包括機架、高速旋轉驅動部件、高速級減速傳動機構、蝸輪蝸桿傳動機構、蝸桿支撐測力機構和控制電路，高速級減速傳動機構與高速旋轉驅動部件的輸出軸齒輪嚙合，蝸輪蝸桿傳動機構包括蝸輪部件和雙聯傳動蝸桿部件，雙聯傳動蝸桿部件的上端與高速級減速傳動機構的輸出端傳動連接，雙聯傳動蝸桿部件的下端與蝸輪部件嚙合，蝸桿支撐測力機構包括蝸桿支撐測力軸和端面軸向力檢測傳感部件，蝸桿支撐測力軸與機架固定連接，蝸輪部件的中心設有蝸輪輸出軸，在蝸輪輸出軸外設于角度檢測器。本發明結構緊湊，可以適應從毫瓦級到千瓦級的傳動需求，同時降低成本。

技術領域

本發明涉及伺服電機驅動器的技術領域，更具體的涉及一種力感知的伺服驅動模塊。

背景技術

電機驅動器/執行器是機器人和自動化技術中對控制對象提供機械動力和控制作用的裝置。在受控對象與環境動態交互過程中，動力學和運動學建模具有同等重要的控制效果。現有的驅動器或執行器通常只具有運動學特性，只能檢測旋轉角度、位移等運動學參數。在高端驅動技術中，采用精密力傳感器來檢測輸出端力矩，這需要人工粘貼多個應變計和補償標定；或者采用柔性機構，通過高精度多編碼器差分方式，檢測微量扭力應變來計算力矩；或者采用力矩電機和低減速比低摩擦的減速器，通過電流檢測來等效輸出力矩。而這些方式都需要定制傳感器和電機，無法采用現有的標準化零件，導致其成本高昂，并且相應部件所占空間無法進一步優化，導致其無法微型化。

因此如何設計一款伺服驅動模塊，其能夠采用現有成熟技術和標準零件，以低成本的方式實現力感知和伺服控制，讓驅動模塊能夠適應不同尺度尺寸、輸出力的需求，是目前本領域亟待解決的問題。

現有力感知的驅動模塊普遍成本高，體積較大，在機器人和自動化等領域應用受限。本發明使用緊湊的傳動和感知結構，低成本的傳感器結構，實現了大減速比下的力感知。

2、標準化零件和加工裝配工藝。本發明關鍵傳動零件均可以標準化批量生產，不需要復雜的人工裝配工藝和標定過程。

3、同個模塊結構，能適應從微型到大型的尺寸和輸出力矩需求。本發明的機械結構設計，僅通過改變標準件的尺寸和參數，就可以滿足從微型到大型的驅動控制需求

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種成本低、體積小巧、采用傳統零部件就能夠實現力感知和伺服控制的一種力感知的伺服驅動模塊。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種力感知的伺服驅動模塊，包括機架，在機架內設有高速旋轉驅動部件、高速級減速傳動機構、蝸輪蝸桿傳動機構、蝸桿支撐測力機構和控制電路，所述的高速級減速傳動機構與高速旋轉驅動部件的輸出軸齒輪嚙合將高速旋轉驅動部件的高速旋轉運動減速到低速旋轉運動并同時增加輸出扭矩，所述的蝸輪蝸桿傳動機構包括蝸輪部件和雙聯傳動蝸桿部件，所述的雙聯傳動蝸桿部件的上端與高速級減速傳動機構的輸出端傳動連接，所述的雙聯傳動蝸桿部件的下端與蝸輪部件嚙合，所述的蝸桿支撐測力機構包括蝸桿支撐測力軸和端面軸向力檢測傳感部件，所述蝸桿支撐測力軸與機架固定連接，所述雙聯傳動蝸桿部件與蝸桿支撐測力軸軸孔配合并能夠繞軸線光滑轉動，所述端面軸向力檢測傳感部件固定在蝸桿支撐測力軸的下端面，所述蝸輪部件的中心設有伸出機架的蝸輪輸出軸，在蝸輪輸出軸外設于用于檢測輸出旋轉角度的角度檢測器，所述角度檢測器、高速旋轉驅動部件與控制電路電連接。

作為優選，為了方便操作，所述的雙聯傳動蝸桿部件包括上齒輪以及下蝸桿，所述下蝸桿與蝸輪部件嚙合并位于蝸輪部件的右側，所述上齒輪與高速級減速傳動機構的輸出端傳動連接并位于高速級減速傳動機構的左側，所述的蝸桿支撐測力機構還包括鎖緊軸套、第一旋轉支撐部件和第二旋轉支撐部件，所述第一旋轉支撐部件、第二旋轉支撐部件位于雙聯傳動蝸桿部件兩端面并與蝸桿支撐測力軸軸孔配合，所述鎖緊軸套位于第一旋轉支撐部件上方并軸向鎖緊雙聯傳動蝸桿部件。