具有力反馈控制的弹性驱动模块化关节

摘要

本发明公开了一种具有力反馈控制的弹性驱动模块化关节，本发明中采用了电机定子、电机转子和谐波减速器等组件元件，增加了关节设计的灵活性和紧凑性；通过中空走线轴的设计方便了关节的走线，使得关节更加简洁，有助于扩大关节的运动范围，提高关节运行的可靠性。第一绝对式角度传感器和第二绝对式角度传感器的引入可以获得输出轴和输出端盖之间的角度偏偏差，乘于弹性扭簧的弹性系数，即可获得关节所受的力矩值，用于关节信号的输入反馈值；即可为关节提供可靠的力矩反馈信号，可变形弹性扭簧又可以为关节提高了柔顺和存储能量的机制，应用于机器人中将会增强机器人与环境交互的能力，提高机器人运动的效率。

主权项

一种具有力反馈控制的弹性驱动模块化关节，其特征在于，它包括关节传动装置和力信号检测装置两部分；其中，所述关节传动装置包括固定部分和转动部分，固定部分包括：电机外壳（1）、第一端盖（2）、电机定子（7）、电机法兰（8）、谐波减速器（9）和关节外壳（22）等，电机定子（7）安装在电机外壳（1）内，其轴向位置由第一端盖（2）和电机法兰（8）确定；转动部分包括：第一端盖（2）、第一轴承（4）、电机定子（6）、谐波减速器（9）、中空走线轴（13）、法兰垫（14）、输出轴（15）、十字交叉滚子轴承（16）、输出端盖（28）、第二端盖（29）和第二轴承（30）等，中空走线轴（13）的两端分别由固定在第一端盖（2）中的第一轴承（4）和固定在第二端盖（29）中的第二轴承（30）固定，保证与电机外壳（1）的同轴性；中空走线轴（13）上安装有电机转子（6），电机转子（6）的转动经过谐波减速器（9）的波发生器（10）和柔轮（12）减速，再经法兰垫（14）传递到输出轴（15）和输出端盖（28）上，法兰垫（14）和输出轴（15）通过十字交叉滚子轴承（16）固定在关节外壳（22）上；电机定子（7）安装霍尔传感器（5），中空走线轴（13）上安装编码器（3）；力信号检测装置由弹性扭簧（25）、第一绝对式角度传感器（18）和第二绝对式角度传感器（31）组成；弹性扭簧（25）通过轴承（26）支撑，其中间圆周孔与输出轴（15）连接，外圈圆孔与输出端盖（28）连接；第一绝对式角度传感器（18）由第一转子（19）和第一定子（20）组成，第一转子（19）通过波形垫圈（23）和卡簧（24）固定在输出轴（15）上，第一定子（20）经过安装扣（21）固定在关节外壳（22）上，第二绝对式角度传感器（31）由第二转子（32）和第二定子（33）组成，第二转子（32）通过端盖法兰（34）固定在输出端盖（28）上，第二定子（33）经套筒（35）固定在关节法兰（27）上。