[發(fā)明專利]基于3K行星齒輪減速機(jī)機(jī)器人智能伺服關(guān)節(jié)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210515320.5
• 申請(qǐng)日: 2022-05-11
• 公開（公告）號(hào): CN114877029A
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁威;劉春寶;陳萬鍇;曹宇;汪強(qiáng);胡江平;趙常屹;李路
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): F16H1/28
• 分類號(hào): F16H1/28;F16H57/02;F16H57/021;F16H57/023;F16H57/08;B25J17/02
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責(zé)任公司 22201
• 代理人: 邵銘康;朱世林

1.基于3K行星齒輪減速機(jī)機(jī)器人智能伺服關(guān)節(jié)及控制方法，其特征在于：由螺栓組Ⅰ(A)、減速機(jī)(B)、螺釘組Ⅰ(C)、電機(jī)(D)、輸出端蓋(1)、側(cè)邊走線防護(hù)罩(2)、電機(jī)尾蓋(3)、智能伺服驅(qū)動(dòng)器(4)和后蓋體(5)組成，其中所述的減速機(jī)(B)由螺釘組Ⅱ(E)、螺栓組(F)、螺栓組Ⅲ(G)、行星排組件(H)、螺釘組Ⅲ(I)、螺釘組Ⅳ(J)、磁環(huán)Ⅰ(6)、讀數(shù)頭(7)、軸承端蓋(8)、輸出軸轉(zhuǎn)接件(9)、輸出軸承座(10)、軸承Ⅰ(11)、輸出軸(12)、齒圈Ⅰ(13)、齒圈Ⅱ(14)和殼體(15)組成，其中所述的行星排組件(H)由軸承Ⅱ(16)、輸出行星架(17)、內(nèi)部行星架(18)、銅套Ⅰ(19)、三聯(lián)行星齒輪組件Ⅰ(Ka)、三聯(lián)行星齒輪組件Ⅱ(Kb)和三聯(lián)行星齒輪組件Ⅲ(Kc)組成，其中三聯(lián)行星齒輪組件Ⅰ(Ka)、三聯(lián)行星齒輪組件Ⅱ(Kb)和三聯(lián)行星齒輪組件Ⅲ(Kc)結(jié)構(gòu)相同，均由行星齒輪Ⅰ(20)、行星齒輪Ⅱ(21)、行星齒輪Ⅲ(22)、銅套Ⅱ(23)和銷軸(24)組成，行星齒輪Ⅱ(21)上部圓柱與行星齒輪Ⅰ(20)過盈連接；行星齒輪Ⅱ(21)下部圓柱與行星齒輪Ⅲ(22)過盈連接；銅套Ⅱ(23)內(nèi)圈與銷軸(24)活動(dòng)連接；銅套Ⅱ(23)外圈與行星齒輪Ⅱ(21)內(nèi)圈活動(dòng)連接；輸出行星架(17)由頂板(17d)和三立柱(17f)組成，頂板(17d)中心設(shè)有中心孔(17e)，頂板(17d)下面設(shè)有盲孔Ⅰ(17a)、盲孔Ⅱ(17b)和盲孔Ⅲ(17c)；軸承Ⅱ(16)外圈與輸出行星架(17)的上端孔過盈連接；銅套Ⅰ(19)內(nèi)圈與內(nèi)部行星架(18)外圈過盈連接；內(nèi)部行星架(18)固接于輸出行星架(17)的三立柱(17f)下端；內(nèi)部行星架(18)上設(shè)有孔Ⅰ(18a)、孔Ⅱ(18b)和孔Ⅲ(18c)；三聯(lián)行星齒輪組件Ⅰ(Ka)、三聯(lián)行星齒輪組件Ⅱ(Kb)和三聯(lián)行星齒輪組件Ⅲ(Kc)的三個(gè)銷軸上端分別與輸出行星架(17)的盲孔Ⅰ(17a)、盲孔Ⅱ(17b)和盲孔Ⅲ(17c)固接；三個(gè)銷軸下端分別與內(nèi)部行星架(18)中的孔Ⅰ(18a)、孔Ⅱ(18b)和孔Ⅲ(18c)固接；磁環(huán)Ⅰ(6)經(jīng)螺釘組Ⅱ(E)固接于輸出軸轉(zhuǎn)接件(9)；軸承端蓋(8)固接于輸出軸承座(10)上面，讀數(shù)頭(7)由螺栓組(F)經(jīng)軸承端蓋(8)固接于輸出軸承座(10)上面近后邊沿；輸出軸轉(zhuǎn)接件(9)經(jīng)螺栓組Ⅲ(G)固接于輸出軸(12)上面；軸承Ⅰ(11)外圈與軸承座(10)的中心孔過盈連接，軸承Ⅰ(11)內(nèi)圈與輸出軸(12)上面的凸臺(tái)過盈連接；輸出軸(12)固接于齒圈Ⅰ(13)上面；齒圈Ⅰ(13)與行星排組件(H)中的三個(gè)行星齒輪Ⅰ嚙合；齒圈Ⅱ(14)與行星排組件(H)中的三個(gè)行星齒輪Ⅲ嚙合；軸承座(10)外圈經(jīng)螺釘組Ⅲ(I)固接于殼體(15)內(nèi)圈近上端；所述的電機(jī)(D)由軸承Ⅲ(25)、中心軸(26)、軸承Ⅳ(27)、電機(jī)定子(28)、電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼(29)、電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件(30)、轉(zhuǎn)子尾座(31)、磁環(huán)Ⅱ(32)和軸承Ⅴ(33)組成，軸承Ⅲ(25)、中心軸(26)、軸承Ⅳ(27)、電機(jī)定子(28)、電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼(29)、電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件(30)、轉(zhuǎn)子尾座(31)、磁環(huán)Ⅱ(32)和軸承Ⅴ(33)的中心線重合；其中中心軸(26)上端與軸承Ⅲ(25)內(nèi)圈過盈連接；中心軸(26)下端與電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件(30)內(nèi)孔過盈連接；軸承Ⅳ(27)內(nèi)圈與電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件(30)上部外圈過盈連接；軸承Ⅳ(27)外圈與行星排組件(H)中銅套Ⅰ(19)內(nèi)圈過盈連接；電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼(29)內(nèi)圈與電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件(30)下部外圈過盈連接；電機(jī)定子(28)內(nèi)圈與電機(jī)轉(zhuǎn)子磁鋼(29)外圈活動(dòng)連接；轉(zhuǎn)子尾座(31)上端固接于電機(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)件(30)下面；轉(zhuǎn)子尾座(31)下端中心固接磁環(huán)Ⅱ(32)；轉(zhuǎn)子尾座(31)下端外圈與軸承Ⅴ(33)內(nèi)圈過盈連接；輸出端蓋(1)經(jīng)螺栓組Ⅰ(A)固接于減速機(jī)(B)中輸出軸承座(10)上面；側(cè)邊走線防護(hù)罩(2)經(jīng)螺釘組Ⅰ(C)固接于輸出端蓋(1)和減速機(jī)(B)中殼體(15)的后側(cè)面；電機(jī)(D)中中心軸(26)經(jīng)軸承Ⅲ(25)與減速機(jī)(B)的輸出軸(12)活動(dòng)連接；電機(jī)尾蓋(3)、智能伺服驅(qū)動(dòng)器(4)和后蓋體(5)自上而下順序排列并固接；電機(jī)尾蓋(3)經(jīng)減速機(jī)(B)的螺釘組Ⅳ(J)固接于減速機(jī)(B)中殼體(15)的下面。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于3K行星齒輪減速機(jī)機(jī)器人智能伺服關(guān)節(jié)的控制方法，其特征在于：所述的智能伺服驅(qū)動(dòng)器(4)輸入軸角度編碼器通過SPI通訊將數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片；輸出軸編碼器通過SSI通訊數(shù)據(jù)傳輸至主控芯片；電流通過電流采樣電路后，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器傳輸至主控芯片；通過主控芯片計(jì)算出位置，速度和電流信息，再通過力矩預(yù)測(cè)算法和電機(jī)控制算法驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，同時(shí)對(duì)溫度、力矩、電壓進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)自我保護(hù)；伺服驅(qū)動(dòng)器的控制指令通過CAN傳輸，伺服驅(qū)動(dòng)器通過CAN輸出電機(jī)的狀態(tài)。