一种智能一体化机器人关节制造技术

本实用新型专利技术属于机器人关节传动及控制技术领域，具体公开了一种智能一体化机器人关节，包括主电机、调节电机、行星齿轮传动机构和外齿轮，所述主电机为行星齿轮传动机构的主输入，所述外齿轮与行星齿轮传动机构转动连接，所述调节电机通过外齿轮作为行星齿轮传动机构的调节输入，所述行星齿轮传动机构为所述机器人关节的输出。本实用新型专利技术通过监测调节电机电流，可计算施加在关节上的力矩，便于实现力控制；通过监测调节电机的速度感知到动态碰撞，便于提高机器人运行的安全性。本实用新型专利技术上述功能的实现均不依赖于力和力矩传感器以及复杂的算法，降低了作业系统的成本及复杂度。

【技术实现步骤摘要】
一种智能一体化机器人关节
本技术涉及机器人关节传动及控制
，特别是涉及一种无需力和力矩传感器实现力位控制的智能一体化机器人关节。
技术介绍
工业机器人已经广泛应用于汽车、3C电子等工业领域，随着其智能化程度的提升，工业机器人在冶金、矿山、石油、化工等行业应用得越来越广泛。当工业机器人在自由空间运动时，往往需要高刚度以提高运动精准性，该种情况下采用位置控制即可满足要求。但当末端执行器与作业环境中的障碍物发生接触时，仅依靠位置控制已经不能满足要求，一般需要通过力位混合控制才能完成作业任务。现有工业机器人的力位控制一般基于力或力矩传感器通过反馈控制实现，该方法需要依赖于力或力矩传感器以及复杂的算法，从而使作业系统复杂且成本较高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种智能一体化机器人关节，用于解决现有技术中机器人关节在实现力位控制时，需要依赖力或力矩传感器以及算法复杂而造成其传动作业系统结构复杂、成本较高等问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种智能一体化机器人关节，包括主电机、调节电机、行星齿轮传动机构和外齿轮，所述主电机为行星齿轮传动机构的主输入，所述外齿轮与行星齿轮传动机构转动连接，所述调节电机通过外齿轮作为行星齿轮传动机构的调节输入，所述行星齿轮传动机构为所述机器人关节的输出部分。进一步，所述行星齿轮传动机构具有两个自由度。进一步，所述行星齿轮传动机构为简单行星齿轮传动机构、渐开线少齿差行星齿轮传动机构或摆线针轮行星齿轮传动机构中的一种。进一步，所述简单行星齿轮传动机构包括输入轴、太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述输入轴的两端分别与太阳轮和主电机相连接，所述太阳轮与行星轮相啮合，所述行星轮安装在行星架上，所述齿圈设有外齿和内齿，所述齿圈的内齿与行星轮相啮合，所述齿圈的外齿与外齿轮相啮合，所述外齿轮与调节电机相连接，所述行星架为简单行星齿轮传动机构的输出部分。进一步，所述渐开线少齿差行星齿轮传动机构包括输入轴、行星轮、输出机构和齿圈，所述输入轴的两端分别与行星轮和主电机相连接，所述齿圈设有外齿和内齿，所述齿圈的内齿与行星轮相啮合，所述齿圈的外齿与外齿轮相啮合，所述外齿轮与调节电机相连接，所述输出机构与行星轮相连接，输出机构为渐开线少齿差行星齿轮传动机构的输出部分。进一步，所述摆线针轮行星齿轮传动机构包括输入轴、偏心转臂轴承、摆线轮、针齿、输出机构和针齿圈，所述输入轴与主电机相连接，所述摆线轮通过偏心转臂轴承支撑在输入轴上，所述摆线轮相对于针齿圈偏心设置，所述摆线轮与针齿相啮合，所述针齿圈设有外齿和内齿，所述针齿圈的内齿与针齿相啮合，所述针齿圈的外齿与外齿轮相啮合，所述外齿轮与调节电机相连接，所述输出机构为摆线针轮行星齿轮传动机构的输出部分。进一步，所述行星齿轮传动机构为具有大传动比的传动装置，传动比为11以上，以保证位置控制的精准性。进一步，所述行星齿轮传动机构与外齿轮构成的传动机构具有小传动比的装置，传动比为1～11，以便进行力控制。进一步，所述输出机构为柱销式输出机构或浮动盘式输出机构。本技术第二方面提供一种机器人，包括第一方面所述的智能一体化机器人关节。进一步，所述行星齿轮传动机构的输出部分连接有连杆，所述连杆与机器人关节臂相连接，以控制机器人动作。如上所述，本技术的智能一体化机器人关节，具有以下有益效果：本技术中的机器人关节，通过监测调节电机电流，可以计算出施加在机器人关节上的力矩，便于实现力控制；通过监测调节电机的转速，可感知到机器人关节的动态碰撞，便于提高机器人运行的安全性。本技术中的行星传动装置可同时实现位置控制和力控制，安全性高，且上述功能的实现不依赖于力和力矩传感器以及复杂的算法，降低了设备成本及作业系统的复杂度。附图说明图1为本技术实施例中智能一体化机器人关节的结构示意图；图2为本技术实施例1中渐开线少齿差行星齿轮传动机构的结构示意图；图3为本技术实施例2中简单行星齿轮传动机构的结构示意图；图4为本技术实施例3中摆线针轮行星齿轮传动机构的结构示意图。具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本技术的其他优点与功效。本技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本技术的基本构想，遂图式中仅显示与本技术中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本技术可实施的范畴。附图标记说明：主电机1、调节电机2、行星齿轮传动机构3、输入轴31、行星轮32、输出机构33、齿圈34、外齿轮4、连杆5、太阳轮6、行星架7、针齿8、摆线轮9、针齿圈10。本技术提供了一种无需力和力矩传感器实现力位控制的智能一体化机器人关节，包括主电机、调节电机、行星齿轮传动机构、外齿轮，所述行星齿轮传动机构具有两个自由度，所述主电机作为行星齿轮传动机构的主输入，所述调节电机通过外齿轮作为行星齿轮传动机构的调节输入，行星齿轮传动机构的输出作为该智能一体化关节的输出。所述行星齿轮传动机构可以为具有两个自由度的简单行星齿轮传动机构、渐开线少齿差行星齿轮传动机构或摆线针轮行星齿轮传动机构，但不限于此。具体的，所述行星齿轮传动机构为具有大传动比的传动装置，传动比为11以上，以保证位置控制的精准性；所述行星齿轮传动机构与外齿轮构成的传动机构具有小传动比的装置，传动比为1～11，以便进行力控制。常见的行星齿轮传动机构的3个构件中，如简单行星齿轮传动机构中，3个构件分别指太阳轮、行星架和齿圈，一般情况下首先需要固定其中一个(行星架)，然后一个做输入(太阳轮)，一个做输出(齿圈)；本技术的特点在于将行星齿轮传动机构中的3个构件，没有固定构件，两个做输入(太阳轮和齿圈)，一个做输出(行星架)，构建一体化关节，基于结构特点通过算法实现了不依赖传感器实现力控的目的。本技术的智能一体化机器人关节具有以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种智能一体化机器人关节，其特征在于，包括主电机、调节电机、行星齿轮传动机构和外齿轮，所述主电机为行星齿轮传动机构的主输入，所述外齿轮与行星齿轮传动机构转动连接，所述调节电机通过外齿轮作为行星齿轮传动机构的调节输入，所述行星齿轮传动机构为所述机器人关节的输出。/n

【技术特征摘要】
1.一种智能一体化机器人关节，其特征在于，包括主电机、调节电机、行星齿轮传动机构和外齿轮，所述主电机为行星齿轮传动机构的主输入，所述外齿轮与行星齿轮传动机构转动连接，所述调节电机通过外齿轮作为行星齿轮传动机构的调节输入，所述行星齿轮传动机构为所述机器人关节的输出。


2.根据权利要求1所述的智能一体化机器人关节，其特征在于：所述行星齿轮传动机构具有两个自由度。


3.根据权利要求2所述的智能一体化机器人关节，其特征在于：所述行星齿轮传动机构为简单行星齿轮传动机构、渐开线少齿差行星齿轮传动机构或摆线针轮行星齿轮传动机构中的一种。


4.根据权利要求3所述的智能一体化机器人关节，其特征在于：所述简单行星齿轮传动机构包括输入轴、太阳轮、行星轮、行星架和齿圈，所述输入轴的两端分别与太阳轮和主电机相连接，所述太阳轮与行星轮相啮合，所述行星轮安装在行星架上，所述齿圈设有外齿和内齿，所述齿圈的内齿与行星轮相啮合，所述齿圈的外齿与外齿轮相啮合，所述外齿轮与调节电机相连接，所述行星架为简单行星齿轮传动机构的输出部分。


5.根据权利要求3所述的智能一体化机器人关节，其特征在于：所述渐开线少齿差行星齿轮传动机构包括输入轴、行星轮、输出机构和齿圈，所述输入轴的两端分别与行星轮和主电机相连接，所述齿圈...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景亚，吴曼玲，谭云龙，刘向东，
申请(专利权)人：中冶赛迪工程技术股份有限公司，中冶赛迪技术研究中心有限公司，
类型：新型
国别省市：重庆;50