[发明专利]一种力控关节电机驱动模块

说明书

本发明公开了一种力控关节电机驱动模块包括：电机驱动模块壳体、输入轴、信号滑环、编码器、电磁制动器、无框力矩电机和动力输出轴；该模块具有电机驱动的功能，通过集成稀土永磁同步无框力矩电机，可以增大电机驱动模块的输出力矩。通过集成电磁制动器，可以在电机停止时刹车制动，防止因为负载自重产生的滑动。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种力控关节电机驱动模块。

背景技术

在工业生产中对于一些精密零件的装配，传统工业机器人只能做到位置控制，简单来讲就是只能让工业机器人改变位置姿态运动。这样的工业机器人就不够智能，它没有力觉感知能力，从而只能死板的执行位移动作，在安装精密零件时不能做到精确的控制出力，从而可能损坏一些零件，并且如果更改零件的大小就需要重新编程。

协作型机器人就具有拖动示教编程的功能，可以降低机器人示教编程的难度，降低机器人生产线的维护成本，在生产线上可以更加灵活的改变路径，但由于没有力矩反馈，不能精确测量外部的受力。

为了解决上述问题，市场上出现了力控协作机器人，是在原有协作机器人的基础上各个关节增加力矩传感器，以达到测量关节实时输出的力矩大小，从而通过各关节集成的控制器自动调节出力大小，可以对一些娇气的零件安装出力大小实现自适应控制，让零件均匀受力安装。并且当机器人在运动过程中触碰到障碍时可以立刻停下来，保护人机安全。

目前国内大多数协作机器人关节均建立在双编码器测量和弹簧SEA测量力矩基础上，上述方式不仅降低了系统刚度，还降低了机器人的力控精度，也增加了算法辨识上面的难度。

目前的协作机器人关节可以作为手术机器人关节使用，但是由于力反馈精度低，外科医生不能通过用外科医生控制台的操作手柄感受到实际手术操作时的受力，所以增加了手术的安全风险和手术时间，对患者的手术治疗效果具有一定安全隐患。

自适应机器人力控关节则可以用于手术机器人关节，内部集成高精度力矩传感器可以实现机器人和外科医生控制台的操作手柄的实时力矩反馈，从而让医生可以通过手部感受到实际机器人末端手术器具的用力大小，从而可以更好的调节手术的用力，保护患者的手术安全。

与常用的协作机器人关节相比，普通的协作机器人采用双编码器或者SEA柔性弹簧测量单元作为关节的输出力矩测量传感器，这些方法无法做到高精度的力矩控制，而带有电阻应变式力矩传感器的力控机器人关节具有更高的力矩测量精度，从而可以实现更高精度的力矩控制。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种力控关节电机驱动模块解决了现有技术中关节驱动力不足的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种力控关节电机驱动模块，包括：电机驱动模块壳体、输入轴、信号滑环、编码器、电磁制动器、无框力矩电机和动力输出轴；

所述输入轴、信号滑环、编码器、电磁制动器、无框力矩电机和动力输出轴均固定于电机驱动模块壳体内；所述输入轴的一端与信号滑环固定连接，其另一端与编码器固定连接，用于测量输入轴相对电机驱动模块壳体的转动角度；所述无框力矩电机用于根据转动角度，产生驱动力，驱动动力输出轴，输出驱动力；所述电磁制动器用于对动力输出轴进行制动。

进一步地，所述电机驱动模块壳体包括：底盖、电机盖和电机壳；

所述底盖、电机盖和电机壳依次固定连接；所述编码器和电磁制动器均与电机盖固定连接；所述无框力矩电机与电机壳固定连接。

进一步地，所述电机驱动模块壳体的材料类型包括：7075铝合金和6061铝合金。

上述进一步方案的有益效果为：电机驱动模块壳体材料使用7075和6061铝合金制作，减轻关节整体的质量，降低功耗。

进一步地，所述信号滑环包括：电子滑环主体和母航空插头线束；