驱控一体模块化驱动装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种驱控一体模块化驱动装置，包括：壳体；谐波减速机的钢轮固连在壳体的一端上，且谐波减速机的柔轮通过力矩传感器连接在壳体的另一端上；电机的转子通过连接件固定于谐波减速机的波发生器上；绝对值编码器的转动主体与空心轴固连，且绝对值编码器的读头通过立柱与壳体固连；控制驱动电路板包括控制电路板和驱动电路板，以用于驱动电机转动，并且受控于驱动装置驱动器，控制电路板与驱动电路均支持EtherCAT协议，以读取编码器和力矩传感器的信息，同时与驱动器通信，并且将编码器的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。该装置可以有效提高驱动的准确性、适用性和灵活性，简单易实现。

【技术实现步骤摘要】
驱控一体模块化驱动装置
本专利技术涉及轻量化机械臂
，特别涉及一种驱控一体模块化驱动装置。
技术介绍
目前，现有模块化驱动装置使用的是双编码器结构，其可以使用其中一个绝对值编码器直接得到驱动装置的位置，并使用另一个增量式编码器控制电机的运动。然而，由于双编码器加上力矩传感器会对中心走线管直径产生较高的要求，以至于关节的尺寸做得比较大，降低了关节的通用性。另一方面，使用电机电流融合算法也可以得到关节的力矩信息，但是在对力控要求苛刻的环境下，尤其是人机互动的环境和弱力需求时，没有力矩传感器是得不到机械臂与外界交互过程中精确的作用力，这些问题都需要亟待解决。
技术实现思路
本申请是基于专利技术人对以下问题的认识和发现作出的：随着国家对高端制造装备投入不断加大，尤其是机械臂产业的大力发展，空间探索，工业操作，医疗康复，残疾辅助等方面对机械臂的需求量越来越来越大，要求越来越高。不仅要求机械臂能够完成特定的任务，而且在执行任务过程中还要有高的安全性和良好的人机协同性，同时要对机械臂本体也提出了很高的要求，比如运动的灵活性，狭小空间的适应性和较小的整体重量以及较大的输入力矩。另一方面，机械臂还对驱动装置装配难度以及后期设备故障修复提出比较高的要求，机械臂的多样性也对驱动装置的通用性提出要求。本专利技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种驱控一体模块化驱动装置，该装置可以有效提高驱动的准确性、适用性和灵活性，结构简单，简单易实现。为达到上述目的，本专利技术一方面实施例提出了一种驱控一体模块化驱动装置，包括：壳体，所述壳体的中心孔处固连有走线管，其中，所述壳体包括输入端壳体和输出端壳体；力矩传感器；谐波减速机，所述谐波减速机的钢轮固连在所述壳体的一端上，且所述谐波减速机的柔轮通过所述力矩传感器连接在所述壳体的另一端上；电机，所述电机的定子与所述壳体相连，且所述电机的转子通过连接件固定于所述谐波减速机的波发生器上，其中，所述连接件上固连有空心轴，且通过轴承支撑所述空心轴转动，以支撑所述电机转动；绝对值编码器，所述绝对值编码器的转动主体与所述空心轴固连，且所述绝对值编码器的读头通过立柱与所述壳体固连；控制驱动电路板，所述控制驱动电路板包括控制电路板和驱动电路板，以用于驱动所述电机转动，并且受控于驱动装置驱动器，所述控制电路板与所述驱动电路均支持EtherCAT协议，以读取所述编码器和所述力矩传感器的信息，同时与所述驱动器通信，并且将所述编码器的位置信息转换成所述电机的位置信息、速度信息以及加速度信息。本专利技术实施例的驱控一体模块化驱动装置，通过驱控一体化可以使多个驱动装置协同工作，采用一个力矩传感器采集与外部交互过程中的力矩信号，以得到更加精确的力矩信息，驱动板和控制板都采用中空结构，在驱动装置中心还布置有走线管，有助于实现力矩传感器信号线和电源线的走线以及多驱动装置协同工作，克服了机械臂关节的尺寸大，走线复杂，不能实现精确力控等问题，从而有效提高驱动的准确性、适用性和灵活性，结构简单，简单易实现。另外，根据本专利技术上述实施例的驱控一体模块化驱动装置还可以具有以下附加的技术特征：进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述输出端壳体包括输出端主壳体、输出端连接壳体和轴承支撑盖，且所述输入端壳体包括：输入端主壳体、轴承端盖和输入端连接壳体。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述壳体为圆柱形，所述壳体的任一端作为输入端，而另一端作为输出端，且所述控制电路板和所述驱动电路板固连在所述驱动装置的端部，所述端部固连有所述读头，所述端部的另一端设有所述力矩传感器的信号线和电源线通过所述走线管连接至所述控制电路板上。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述电机采用外转子中空电机，所述定子固连在所述电机接近所述控制电路板和驱动电路板一端的外壳上，所述转子通过螺钉连接在所述连接件上，同时所述连接件通过螺钉连接在所述波发生器上，以通过所述转子转动带动所述波发生器转动，且所述连接件上固连所述空心管，以支撑所述波发生器。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述波发生器和所述连接件固连同时嵌套在所述柔轮的内部，所述柔轮嵌套在所述波发生器和所述钢轮中间并与所述力矩传感器直接固连，且所述钢轮固连在外壳上。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述力矩传感器的一端固连在所述柔轮上，且所述力矩传感器的另一端固连在所述壳体上，所述力矩传感器的线通过所述壳体上的孔和所述走线管将信号传递至所述控制驱动电路板，其中，所述壳体上固连的走线管用于所述力矩传感器的走线以及多驱动装置之间的走线。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述空心管固连在所述连接件上，所述空心管的两端使用轴承支撑且空心管一端固连着所述转动主体，且固连在所述驱动装置外部的读头读取所述转动主体的位置信息，并将所述位置信息传递给所述控制驱动电路板以根据所述为位置信息进行处理。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述驱动装置的两端外壳均使用轴承进行支撑，其中，一端外壳固连着所述电机和所述钢轮，另一端外壳固连着所述力矩传感器和轴承盖，且所述轴承盖上连接走线管，且所述轴承盖支撑着所述空心管上的轴承。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，所述转子连接件连接有所述空心管，空心轴一端连接着所述转动主体并且使用轴承支撑，所述读头放置在电路板端，以降低走线难度。进一步地，在本专利技术的一个实施例中，还包括：分布在两端外壳周向的多个固定孔，以作为对外界连接的接口。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术一个实施例的驱控一体模块化驱动装置的结构示意图；图2为根据本专利技术一个实施例的驱控一体模块化驱动装置的整体外观示意图；图3为根据本专利技术一个实施例的驱控一体模块化驱动装置的外壳结构示意图；图4为根据本专利技术一个实施例的驱控一体模块化驱动装置的电机轴系示意图。附图标记说明：驱控一体模块化驱动装置-10、壳体-100、输出端壳体-110、输出端主壳体-111、输出端连接壳体-112、轴承支撑盖-113、输入端壳体-120、输入端主壳体-121、轴承端盖-122、输入端连接壳体-123、力矩传感器-200、谐波减速机-300、钢轮-310、柔轮-320、波发生器-330、电机-400、电机的转子-410、绝对值编码器-500、转动主体-510、读头-520、立柱-530、控制驱动电路板-600、控制电路板-610、驱动电路板-620、走线管-700、连接件-800、空心轴-900和轴承-1000。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下面参照附图描述根据本专利技术实施例提出的驱控一体模块化驱动装置。图1是本专利技术一个实施例的驱控一体模块化驱动装置的结构示意图。如图1所示，该驱控一体模块化驱动装置10包括：壳体100、力矩传感器200、谐波减速机300、电机4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱控一体模块化驱动装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体的中心孔处固连有走线管，其中，所述壳体包括输入端壳体和输出端壳体；力矩传感器；谐波减速机，所述谐波减速机的钢轮固连在所述壳体的一端上，且所述谐波减速机的柔轮通过所述力矩传感器连接在所述壳体的另一端上；电机，所述电机的定子与所述壳体相连，且所述电机的转子通过连接件固定于所述谐波减速机的波发生器上，其中，所述连接件上固连有空心轴，且通过轴承支撑所述空心轴转动，以支撑所述电机转动；绝对值编码器，所述绝对值编码器的转动主体与所述空心轴固连，且所述绝对值编码器的读头通过立柱与所述壳体固连；以及控制驱动电路板，所述控制驱动电路板包括控制电路板和驱动电路板，以用于驱动所述电机转动，并且受控于驱动装置驱动器，所述控制电路板与所述驱动电路均支持EtherCAT协议，以读取所述编码器和所述力矩传感器的信息，同时与所述驱动器通信，并且将所述编码器的位置信息转换成所述电机的位置信息、速度信息以及加速度信息。

【技术特征摘要】
1.一种驱控一体模块化驱动装置，其特征在于，包括：壳体，所述壳体的中心孔处固连有走线管，其中，所述壳体包括输入端壳体和输出端壳体；力矩传感器；谐波减速机，所述谐波减速机的钢轮固连在所述壳体的一端上，且所述谐波减速机的柔轮通过所述力矩传感器连接在所述壳体的另一端上；电机，所述电机的定子与所述壳体相连，且所述电机的转子通过连接件固定于所述谐波减速机的波发生器上，其中，所述连接件上固连有空心轴，且通过轴承支撑所述空心轴转动，以支撑所述电机转动；绝对值编码器，所述绝对值编码器的转动主体与所述空心轴固连，且所述绝对值编码器的读头通过立柱与所述壳体固连；以及控制驱动电路板，所述控制驱动电路板包括控制电路板和驱动电路板，以用于驱动所述电机转动，并且受控于驱动装置驱动器，所述控制电路板与所述驱动电路均支持EtherCAT协议，以读取所述编码器和所述力矩传感器的信息，同时与所述驱动器通信，并且将所述编码器的位置信息转换成所述电机的位置信息、速度信息以及加速度信息。2.根据权利要求1所述的驱控一体模块化驱动装置，其特征在于，所述输出端壳体包括输出端主壳体、输出端连接壳体和轴承支撑盖，且所述输入端壳体包括：输入端主壳体、轴承端盖和输入端连接壳体。3.根据权利要求1所述的驱控一体模块化驱动装置，其特征在于，所述壳体为圆柱形，所述壳体的任一端作为输入端，而另一端作为输出端，且所述控制电路板和所述驱动电路板固连在所述驱动装置的端部，所述端部固连有所述读头，所述端部的另一端设有所述力矩传感器的信号线和电源线通过所述走线管连接至所述控制电路板上。4.根据权利要求1所述的驱控一体模块化驱动装置，其特征在于，所述电机采用外转子中空电机，所述定子固连在所述电机接近所述控制电路板和驱动电路板一端的外壳上，所述转子...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘辛军，李鹏，叶彦雷，谢福贵，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11