具有力位感知功能的机械臂模块化关节

摘要

具有力位感知功能的机械臂模块化关节，本发明涉及一种机械臂模块化关节。针对现有机械臂体积大、功耗大、集成度低问题。电机定子固装在固定外壳上，第二端盖装在输出外壳内，谐波减速器刚轮设置在第二端盖内，第二端盖与谐波减速器刚轮和固定外壳连接，中心孔走线轴设置在电机定子和谐波减速器刚轮内，输出外壳与固定外壳之间装有交叉滚子轴承，输出外壳与力矩传感器的外环连接，力矩传感器的内环与连接螺母之间装有谐波减速器柔轮，第三端盖装在输出外壳上，限位挡块装在第三端盖上，转动轴固装在电机转子内，相对位置传感器的转动磁环固套在转动轴上，谐波减速器波发生器与转动轴连接。本发明用于串联构成轻质量的多自由机械臂。

主权项

具有力位感知功能的机械臂模块化关节，所述机械臂模块化关节包括关节固定装置(1)、关节输出装置(2)、转动装置(3)和十字交叉滚子轴承(4)；其特征在于：关节固定装置(1)包括固定外壳(5)、电机定子(6‑1)、谐波减速器刚轮(7‑1)、第一端盖(8)、第二端盖(9)、压板(10)、中心孔走线轴(11)、绝缘块(22‑1)和电刷(22‑2)；中心孔走线轴(11)由制成一体的圆管(11‑1)和圆环板(11‑2)组成，圆管(11‑1)的一端与圆环板(11‑2)固接；关节输出装置(2)包括输出外壳(12)、第三端盖(13)、力矩传感器(14)、谐波减速器柔轮(7‑2)、连接螺母(17)、尼龙支撑件(23)和两个限位挡块(16)，两个限位挡块(16)分别是第一限位挡块(16‑1)和第二限位挡块(16‑2)；转动装置(3)包括转动轴(18)、电机转子(6‑2)、相对位置传感器(21)、谐波减速器波发生器(7‑3)、电阻环(22‑3)、导通环(22‑4)和两个支撑轴承(19)，相对位置传感器(21)包括转动磁环(21‑1)和敏感电路板(21‑2)；固定外壳(5)内位于输入端一侧装有第一端盖(8)，固定外壳(5)的输出端设置在输出外壳(12)内并位于输入端一侧，电机定子(6‑1)固定安装在固定外壳(5)内，第二端盖(9)设置在输出外壳(12)内，第二端盖(9)上设有中心台肩孔，谐波减速器刚轮(7‑1)设置在第二端盖(9)的中心台肩孔内，第二端盖(9)与谐波减速器刚轮(7‑1)和固定外壳(5)的输出端连接，中心孔走线轴(11)的圆管(11‑1)设置在电机定子(6‑1)和谐波减速器刚轮(7‑1)内，中心孔走线轴(11)的圆环板(11‑2)与第一端盖(8)的输入端连接，输出外壳(12)与固定外壳(5)之间装有十字交叉滚子轴承(4)，十字交叉滚子轴承(4)的内环通过第二端盖(9)和固定外壳(5)轴向固定，输出外壳(12)的输出端与力矩传感器(14)的外环(14‑1)连接，力矩传感器(14)的内环(14‑2)设置在力矩传感器(14)的外环(14‑1)内，力矩传感器(14)的内环(14‑2)与连接螺母(17)之间装有谐波减速器柔轮(7‑2)，力矩传感器(14)的内环(14‑2)与连接螺母(17)和谐波减速器柔轮(7‑2)三者连接在一起，连接螺母(17)装在中心孔走线轴(11)的圆管(11‑1)上并位于谐波减速器柔轮(7‑2)内，第三端盖(13)装在输出外壳(12)的输入端上，两个限位挡块(16)装在第三端盖(13)上，第三端盖(13)和两个限位挡块(16)与输出外壳(12)的输入端连接，十字交叉滚子轴承(4)的外环通过输出外壳(12)和第三端盖(13)轴向固定，力矩传感器(14)的内环(14‑2)与中心孔走线轴(11)的圆管(11‑1)之间装有尼龙支撑件(23)，电机转子(6‑2)设置在电机定子(6‑1)内，转动轴(18)固装在电机转子(6‑2)内，转动轴(18)通过两个支撑轴承(19)支撑于固定外壳(5)和第一端盖(8)上，相对位置传感器(21)的转动磁环(21‑1)固套在转动轴(18)上，相对位置传感器(21)的敏感电路板(21‑2)固定在第一端盖(8)上，谐波减速器波发生器(7‑3)装在谐波减速器刚轮(7‑1)内，谐波减速器波发生器(7‑3)与转动轴(18)连接，压板(10)设置在谐波减速器波发生器(7‑3)与固定外壳(5)的输出端之间，每个限位挡块(16)上与第三端盖(13)相邻一侧端面上设有凸起(16‑3)，固定外壳(5)上与两个限位挡块(16)相邻一侧端面上设有凸台(5‑1)，由每个限位挡块(16)上的凸起(16‑3)及固定外壳(5)上的凸台(5‑1)构成关节双向转动机械限位机构；第二限位挡块(16‑2)位于第一限位挡块(16‑1)与所述凸台(5‑1)之间，从所述机械臂模块化关节的输入端向输出端方向上看去，第一限位挡块(16‑1)与所述凸台(5‑1)形成正向转动角度α，第二限位挡块(16‑2)与所述凸台(5‑1)形成反向转动角度β，导通环(22‑4)环套在电阻环(22‑3)上，电阻环(22‑3)和导通环(22‑4)位于力矩传感器(14)的电路板(15)上，并随关节输出装置(2)一同转动，电刷(22‑2)通过绝缘块(22‑1)固定在第二端盖(9)上，当所述机械臂模块化关节转动时，电阻环(22‑3)相对于电刷(22‑2)形成相对转动，导通环(22‑4)的电阻值发生变化，反映关节的转动位置，由所述导通环(22‑4)、电阻环(22‑3)、电刷(22‑2)和绝缘块(22‑1)构成基于电位计的位置传感器(22)。