[发明专利]集成关节及机器人

说明书

本申请属于类人形服务机器人技术领域，涉及集成关节及机器人。集成关节采用了电机组件、减速机、输出件、第一轴承、力矩传感器及驱动板。壳体作为固定端，驱动板控制电机组件工作，控制电机轴将动力输出至减速机，减速机连接至输出件，让输出件输出转动。减速机输出端通过第一轴承支承在壳体上。力矩传感器与减速机及输出件相连，输出件所受力矩经过减速机作用于力矩传感器，力矩传感器检测力矩就是输出件所受力矩，无需考虑中间传动环节的柔性、摩擦等影响因素，直接测量输出件的力矩值，更加准确、可靠、有效，确保系统刚度与稳定性。将上述集成关节应用于机器人，在各关节处实现力矩反馈，可以实现更精确的力控效果。

技术领域

本申请属于类人形服务机器人技术领域，涉及集成关节及具有该集成关节的机器人。

背景技术

在机器人领域，具有力感知的机器人相对于单纯的位置控制的机器人更具有优势：比如协作机械臂与人共同完成一项任务，发生碰触即刻停止，保证人员安全；力控模式也允许机器人去做更精细的工作，比如表面打磨、去毛刺及柔性装配等；也可以实现拖动示教，极大缩短开发周期；当然更重要的是实现关节力矩控制可以优化机器人的运动状态。

目前通常在机械臂末端安装六维力/力矩传感器，来直接获取外界环境作用力，但无法做全身的力检测，而在各关节处实现力反馈，可以实现更精确的力控效果。关节力反馈主要有电流检测、串联弹性驱动器(SEA)及力矩传感器等方法。电流检测法局限在关节传动环节的摩擦模型的复杂性，由于不同的传动机构的反驱特性差异较大，所以并不能准确地建立电机电流与关节输出力矩的关系；而SEA方法由于在传动系中引入弹性环节，使得系统刚度下降，加大了控制难度，甚至会影响系统稳定性。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种集成关节，以解决现有机器人关节不能准确地建立电机电流与关节输出力矩的关系、系统刚度下降且影响系统稳定性的技术问题。

本申请实施例提供一种集成关节，包括：

壳体；

电机组件，其包括转动安装于所述壳体上的电机轴；

减速机，其由所述电机轴驱动；

输出件，与减速机相连并由所述减速机驱动转动；

第一轴承，其支承所述减速机的输出端在所述壳体上；

力矩传感器，与所述减速机及所述输出件相连，用于检测所述输出件的所受力矩；以及

驱动板，其与所述电机组件、所述力矩传感器电连接。

在一个实施例中，所述输出件同轴设置有中空管，所述电机轴为空心轴，所述中空管穿过所述电机轴设置，所述壳体上安装有后盖，所述中空管远离于所述输出件的一端支承于所述后盖上。

在一个实施例中，所述减速机为谐波减速机，所述谐波减速机包括由所述电机轴驱动转动的波发生器、由所述波发生器驱动柔性变形的柔轮，以及与所述柔轮相啮合的刚轮，所述刚轮作为所述谐波减速机的输出端，所述刚轮通过所述第一轴承支承于所述壳体上。

在一个实施例中，所述波发生器通过胀套与胀套压板安装于所述电机轴，所述胀套安装于所述波发生器朝向于所述电机轴的一侧，所述胀套压板固定于所述刚轮上并沿所述电机轴的轴向推顶所述胀套，以使所述胀套沿径向分别压紧所述波发生器与所述电机轴。

在一个实施例中，所述第一轴承的内圈安装于所述刚轮外周面并通过内圈压盖压紧在所述刚轮上，所述第一轴承的外圈安装于所述壳体上并通过外圈压盖压紧在所述壳体上。

在一个实施例中，所述外圈压盖与所述壳体之间设有第一密封圈，所述外圈压盖与所述刚轮之间设有第二密封圈，所述刚轮的内周面与所述输出件外周面之间设有第三密封圈。