[发明专利]一种双动力源的差分传动系统

说明书

本发明描述了一种双动力源的差分传动系统，该系统由传动机构、动力源和控制器构成。传动机构具有两个输入分别接入两个动力源，动力源由控制器控制其力矩输出。系统工作时，控制器控制第一个动力源向需要的方向输出力矩通过第一个传动路径带动整个传动机构输出，第二个动力源向相反方向输出一个小力矩仅仅保持第二个传动路径所有传动部件的贴合。当输出力矩需要反向时由第二个动力源输出力矩，第一个动力源小力矩输出保持传动部件的贴合。

技术领域

本发明涉及传动技术、控制技术领域，尤其涉及一种双动力源的差分传动系统。

背景技术

现有的传动系统通常含一个动力源和一套传动机构，通常传动机构因为加工精度的影响会存在间隙（齿轮传动及其明显），即便是高精度的齿轮传动机构在使用一段时间后因为磨损也会有间隙，并且成本高昂。间隙将带来回差和碰撞，从而降低了精度。传统的解决回差的方案是使用软件补偿，即只要系统发生反转就让电机反向多转一点，以补偿机构中存在的间隙，该方法随着磨损的增加需要定期校准，并且不能解决齿轮间碰撞的问题。

本发明使用两个动力源以及两套传动路径，利用差分原理抵消了传动机构中的间隙，以增加零件的代价彻底解决了回差问题。允许系统设计时在提高精度的同时降低成本（增加的器件通常比高精度的传动机构便宜很多）。并且消除了回程碰撞带来的噪音以及碰撞应力，具有很好的精度保持性，更长的使用寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种双动力源的差分传动系统，其特征在于：包括传动机构、动力源和控制器，其特征在于：所述传动机构具有两个输入分别接入两个动力源，动力源由控制器控制其力矩输出；系统工作时，控制器控制第一个动力源向需要的方向输出力矩通过第一个传动路径带动整个传动机构输出，第二个动力源向相反方向输出一个小力矩仅仅保持第二个传动路径所有传动部件的贴合；当输出力矩需要反向时由第二个动力源输出力矩，第一个动力源小力矩输出保持传动部件的贴合，其具体算法包括：

系统目标输出力矩为M；两个传动路径传动比均为n，传动效率均为a；动力源1输出力矩为m1；动力源2输出力矩为m2；两个动力源保持各自传动路径结构贴合需要输出的力矩的大小为m3，

其中m1、m2的方向规定为：其输出使得M为正即为正；

如果M为非负： m1 = （M/n）/a + m3； m2 = -m3；

如果M为负： m2 = （M/n）/a - m3； m1 = m3；

每一个控制周期，控制器都会计算出m1和m2分别作为电机1和电机2的力矩环输入。

优选地，所述控制器至少具有控制两个动力源力矩输出的能力，电流与电机输出力矩成线性关系，控制电流大小的方式可以控制力矩大小。

优选地，所述控制器可以加入其它控制，包括速度控制、位置控制；在反馈控制中，速度，位置反馈可以取其中一个电机的编码器值，也可以取安装在输出轴的编码器值。

优选地，所述控制器根据反馈实时变换两个电机的输出，任意一个电机作为主要力矩输出，另一个电机作为贴合力矩输出也可能是实时切换的。

区别于现有技术，由于两个动力源在控制器的控制下为力矩输出模式且始终保持方向相反，两个传动路径都始终保持贴合状态，在系统运行过程中不论是负载变化还是做往复运动都不会出现回差。结合动力源上的位置反馈或者输出部件上的位置反馈即可实现精确的伺服控制而且完全消除了传动机构间隙引起的回差，同时避免了因回差造成碰撞从而加速传动机构磨损。

附图说明

图1是本发明齿轮传动机构原理图。

图2是本发明实施例使用两个独立电机驱动器控制电路结构。

图3是本发明实施例驱动器具有差分控制功能时电路结构图。