[实用新型]一种带扭矩传感器的协作机器人关节模组

说明书

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种带扭矩传感器的协作机器人关节模组。该关节模组采用了多圈绝对值编码器，并将多圈绝对值编码器直接与减速机输入轴或者电机转子相连，从而能够直接获取测量转子转速、旋转位置，并且直流伺服驱动器能够通过根据采集多圈绝对值编码器反馈的转子转速、旋转位置数据，从而经过系统换算减速机输出端机构的角度，可以保证运行的精度；同时该关节模组采用了扭矩传感器，通过通讯或者模拟量将数据传递给直流伺服驱动器，直流伺服驱动器通过总线将扭矩数据实时传递给控制系统，由系统算法建立机器人动力学模型，实现高精度的防碰撞和拖拽功能，关节模组扭矩限制促使机器人本体安全性能更好。

【技术领域】

本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及一种带扭矩传感器的协作机器人关节模组。

【背景技术】

目前，现有协作机器人关节模组中，大多是采用直流伺服电机的力矩控制模式，通过动力学辨识建立动力学模型，该模型无法补偿减速机摩擦、机构摩擦变化带来的影响，且因本体差异每一套协作机器人本体都需要做动力学辨识，效率低下而且复杂。通过关节扭矩传感器得到关节的扭矩信息，并通过绝对值编码器得到位置信息转换成电机的位置信息、速度信息以及加速度信息，可确保关节模组及协作机器人的安全性，且实现机器人本体的防碰撞和拖动示教功能。

【发明内容】

本实用新型的目的在于一种带扭矩传感器的协作机器人关节模组，采用关节壳体、扭矩传感器、谐波减速器、直流无框电机、制动器、多圈绝对值编码器、直流伺服驱动器作为机器人关节模组的核心部件，结构紧凑，装配简单，实现了机构控制、驱动、通信、扭矩检测于一体；采用多圈绝对值编码器直接采集电机转子的位置及转速等数据，无须双编码器确保精度，使用过程稳定可靠且成本更低；采用扭矩传感器采集减速机法兰和外接旋转机构之间的扭矩，模组及机器人本体安全检测系数更高。

为实现上述目的，本实用新型的一种带扭矩传感器的协作机器人关节模组，包括扭矩传感器、多圈绝对值编码器、谐波减速器、直流无框电机、直流伺服驱动器和制动器，所述谐波减速器设置有一输出轴和一输入轴，输入轴、输出轴均为中空式结构，且中空的输出轴部分套接于中空的输入轴内部；输出轴连接一减速机法兰，输入轴与直流无框电机的转子固定连接；所述扭矩传感器外圈为刚体端，刚体端通过刚体安装孔位与减速机法兰紧固连接；扭矩传感器内圈为形变端，形变端通形变安装孔位外接一旋转机构；所述多圈绝对值编码器与输入轴或转子固定连接并同步旋转；直流伺服驱动器分别与扭矩传感器和多圈绝对值编码器电连接，并采集多圈绝对值编码器和扭矩传感器反馈的数据。

进一步的，所述的谐波减速器还包括刚轮、波发生器和交叉滚子轴承；刚轮与输出轴固定并与交叉滚子轴承的内圈相连；波发生器与输入轴固定连接，且波发生器设置有柔轮，柔轮与交叉滚子轴承的外圈紧固连接。

进一步的，输入轴套接有一高速轴轴承，输出轴套接有一低速轴轴承，高速轴轴承和低速轴轴承保持与输入轴和输出轴同心；谐波减速器还设置有高速轴轴承盖板，高速轴轴承盖板将谐波减速器密封。

进一步的，刚轮、多圈绝对值编码器对应设置于输出轴的两端；波发生器、多圈绝对值编码器对应设置于输入轴的两端，转子设置于输入轴的中部。

进一步的，还包括主壳体和副壳体，直流无框电机的定子固定设置在主壳体内壁，制动器和多圈绝对值编码器位于副壳体通道两侧，副壳体与主壳体相互固定并且副壳体内空间围合制动器；输入轴、输出轴自主壳体一侧向主壳体内空间贯穿至另一侧并通向副壳体内空间内的轴承件。