一种磁编码器及机器人关节制造技术

本实用新型专利技术提供了一种一种磁编码器及机器人关节，所述磁编码器的设计方案中，将磁编码器设计为包括第一径向磁环和第二径向磁环，第一径向磁环包括一对磁极，第二径向磁环包括至少两对磁极，第二径向磁环与第一径向磁环共轴；在磁环固定部件相对磁场传感器固定部件旋转时，带动第一径向磁环和第二径向磁环相对第一磁场传感器和第二磁场传感器的旋转，第一磁场传感器和第二磁场传感器分别感测第一径向磁环和第二径向磁环的磁场数据。由于第二径向磁环具有至少两对磁极，使得第二径向磁环可产生与磁极对数个周期信号，从而提高第二磁场传感器的读数的分辨率，进而实现对磁编码器的分辨率提高。

【技术实现步骤摘要】
一种磁编码器及机器人关节
本技术涉及机器人
，特别涉及一种一种磁编码器及机器人关节。
技术介绍
机器人及自动化装备有着广阔的应用市场，以机器人为例，机器人技术作为先进制造技术的典型代表，是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。其中，机器人一般都具有旋转底座，旋转底座的作用是带动机器人的机械手进行轴向圆周运动。其中，旋转底座外一般连接有导线，而当旋转底座进行轴向圆周运动时容易因为缠绕导线而影响机械手进行轴向圆周运动，那么就需要设置旋转编码器来控制轴向圆周运动只能够在一定旋转角度范围内转动，从而实现防缠线。现有的旋转编码器主要分为光电式编码器、电容式编码器以及磁编码器等。其中，磁编码器由于其体积小、工作稳定等优点，在对体积要求较高的机器人等行业应用越来越广泛。然而磁编码器由于其工作原理限制，其分辨率通常只有单圈14-15位，难以满足高精度的需求。针对现有技术中磁编码器存在的不足，本领域技术人员一直在寻找解决的方法。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种一种磁编码器及机器人关节，以解决使用现有技术中磁编码器分辨率不高的问题。为解决上述技术问题，本技术提供一种磁编码器，所述磁编码器包括：磁环固定部件、固定于所述磁环固定部件上的第一径向磁环和第二径向磁环、磁场传感器固定部件、以及固定于所述磁场传感器固定部件上的第一磁场传感器和第二磁场传感器；其中，所述第一径向磁环包括一对磁极，所述第二径向磁环包括至少两对磁极，所述第二径向磁环与所述第一径向磁环共轴；所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别对应朝向所述第一径向磁环和所述第二径向磁环；所述磁环固定部件相对所述磁场传感器固定部件旋转时，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别感测所述第一径向磁环和所述第二径向磁环的磁场数据。可选的，在所述的磁编码器中，所述第一径向磁环相对所述第一磁场传感器转动一个周期，所述第一磁场传感器的读数变化范围是0～(215-1)。可选的，在所述的磁编码器中，所述第二径向磁环相对所述第二磁场传感器转动一个周期，所述第二磁场传感器的读数变化范围是0～(215+N-1-1)，其中，N为所述第二径向磁环中的磁极对数，N≥2。可选的，在所述的磁编码器中，还包括：单片机，所述单片机分别与所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器连接，以读取所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器读取的数据，并存储磁编码器的标定数值。可选的，在所述的磁编码器中，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器均包括两个由巨磁电阻组成的全桥电路，且两个全桥电路互相垂直。可选的，在所述的磁编码器中，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器均采用英飞凌TLE5012芯片。本技术还提供一种机器人关节，所述机器人关节包括如上所述的磁编码器、以及与所述磁编码器连接的电机编码器。在本技术所提供的一种磁编码器及机器人关节中，通过将磁编码器设计为包括第一径向磁环和第二径向磁环，第一径向磁环包括一对磁极，第二径向磁环包括至少两对磁极，第二径向磁环与第一径向磁环共轴；第一磁场传感器和第二磁场传感器分别对应朝向第一径向磁环和第二径向磁环；在磁环固定部件相对磁场传感器固定部件旋转时，带动第一径向磁环和第二径向磁环相对第一磁场传感器和第二磁场传感器的旋转，第一磁场传感器和第二磁场传感器分别感测第一径向磁环和第二径向磁环的磁场数据。由于第二径向磁环具有至少两对磁极，使得第二径向磁环可产生与磁极对数个周期信号，从而提高第二磁场传感器的读数的分辨率，进而实现对磁编码器的分辨率提高。附图说明图1是本技术一实施例中磁编码器的结构示意图；图2是本技术一实施例中机器人关节的结构示意图；图3是本技术一实施例中磁编码器的标定方法的流程图。图中：磁编码器-3；磁环固定部件-30；第一径向磁环-31；第二径向磁环-32；磁场传感器固定部件-36；第一磁场传感器-33；第二磁场传感器-34；单片机-35；旋转轴-7；电机定子-11；电机转子-12；第一电机定子固定件-131；第二电机定子固定件132；第一电机转子固定件-141；第二电机转子固定件142；机端磁铁-15；第一电机轴承-16；电机编码器-17；第二电机轴承-19；谐波减速器-20；刚轮-21；波发生器-22；柔轮-23；关节输出法兰-24；第一轴承-25；第二轴承-26；编码器固定连接板-37；具体实施方式以下结合附图和具体实施例对本技术提出的一种磁编码器及机器人关节作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本技术实施例的目的。为使本技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式作进一步的说明，然而，本技术可以用不同的形式实现，不应认为只是局限在的实施例。请参考图1，其为本技术的磁编码器的结构示意图。如图1所示，所述磁编码器3包括：磁环固定部件30、固定于所述磁环固定部件30上的第一径向磁环31和第二径向磁环32、磁场传感器固定部件36、以及固定于所述磁场传感器固定部件36上的第一磁场传感器33和第二磁场传感器34；其中，所述第一径向磁环31包括一对磁极，所述第二径向磁环32包括至少两对磁极，所述第二径向磁环32与所述第一径向磁环31共轴；所述第一磁场传感器33和所述第二磁场传感器34分别对应朝向所述第一径向磁环31和所述第二径向磁环32；所述磁环固定部件30相对所述磁场传感器固定部件36旋转时，所述第一磁场传感器33和所述第二磁场传感器34分别感测所述第一径向磁环31和所述第二径向磁环32的磁场数据。优选的，可选择将磁环固定部件30和磁场传感器固定部件36共轴设置。具体的，请继续参考图1，所述磁环固定部件30相对所述磁场传感器固定部件36旋转时，所述磁环固定部件30绕旋转轴7沿顺时针或逆时针方向旋转，此时，所述第一径向磁环31和所述第二径向磁环32在所述磁环固定部件30的带动下相对所述第一磁场传感器33和所述第二磁场传感器34旋转，从而使得第一磁场传感器33和所述第二磁场传感器34感测过程中产生的磁场数据。其中，所述第一径向磁环31相对所述第一磁场传感器33转动一个周期，所述第一磁场传感器33的读数变化范围是0～(215-1)，第一磁场传感器33的输出分辨率为15位；所述第二径向磁环32相对所述第二磁场传感器34转动一个周期，所述第二磁场传感器34的读数变化范围是0～(215+N-1-1)，其中，N为所述第二径向磁环32中的磁极对数，N≥2，第二磁场传感器34的输出分辨率提高到了(15+N-1)位(在不做最后几位数据舍弃的情况下)；文中涉及的读数，为传感器(第一磁场传感器33和/或第二磁场传感器34)返回的数值，可以理解为刻度，在应用中，一个刻度对应的值本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁编码器，其特征在于，包括：磁环固定部件、固定于所述磁环固定部件上的第一径向磁环和第二径向磁环、磁场传感器固定部件、以及固定于所述磁场传感器固定部件上的第一磁场传感器和第二磁场传感器；其中，所述第一径向磁环包括一对磁极，所述第二径向磁环包括至少两对磁极，所述第二径向磁环与所述第一径向磁环共轴；所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别对应朝向所述第一径向磁环和所述第二径向磁环；所述磁环固定部件相对所述磁场传感器固定部件旋转时，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别感测所述第一径向磁环和所述第二径向磁环的磁场数据。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁编码器，其特征在于，包括：磁环固定部件、固定于所述磁环固定部件上的第一径向磁环和第二径向磁环、磁场传感器固定部件、以及固定于所述磁场传感器固定部件上的第一磁场传感器和第二磁场传感器；其中，所述第一径向磁环包括一对磁极，所述第二径向磁环包括至少两对磁极，所述第二径向磁环与所述第一径向磁环共轴；所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别对应朝向所述第一径向磁环和所述第二径向磁环；所述磁环固定部件相对所述磁场传感器固定部件旋转时，所述第一磁场传感器和所述第二磁场传感器分别感测所述第一径向磁环和所述第二径向磁环的磁场数据。


2.如权利要求1所述的磁编码器，其特征在于，所述第一径向磁环相对所述第一磁场传感器转动一个周期，所述第一磁场传感器的读数变化范围是0～(215-1)。


3.如权利要求2所述的磁编码器，其特征在于，所述第二径向磁环相对所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹俊亮，
申请(专利权)人：上海岭先机器人科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31