本发明专利技术提供一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器，该机械多圈编码器包括主动齿轮、主磁铁、从动齿轮、从磁铁、主磁感应芯片和从磁感应芯片，其中，主动齿轮与电机轴同轴连接，主磁铁安装于电机轴端，与主动齿轮同轴设置，主动齿轮和所述主磁铁与电机轴一同旋转；从动齿轮安装于电机后端盖上，从磁铁与从动齿轮同轴设置；主动齿轮与从动齿轮啮合，主动齿轮带动从动齿轮和从磁铁转动；主磁感应芯片和从磁感应芯片与电机驱动器中的控制器相连接，主磁感应芯片和从磁感应芯片分别正对主磁铁和从磁铁布置。该编码器的齿轮直接安装在电机上，磁感应芯片集成到电机驱动板上，极大地降低了编码器的成本和体积。低了编码器的成本和体积。低了编码器的成本和体积。
【技术实现步骤摘要】
一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器
[0001]本专利技术涉及足式机器人领域，尤其涉及一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器。
技术介绍
[0002]足式机器人是近年来特别热门的研究领域，因为足式机器人具有很好的环境适应性，其能够在草地、崎岖山地、坑洼等复杂环境下运动，可以在危险环境下完成救援和探险任务。足式机器人的关节是其核心部件，关节的性能将直接影响足式机器人的动力和控制等性能。
[0003]足式机器人的关节是一个高度集成的模组，包括了电机、减速器、驱动器、编码器等。其中，编码器是用来获取关节的位置信息，是机器人控制必不可少的传感器。目前足式机器人关节的编码器方案一般是在电机端安装一个多圈编码器，根据圈数计数原理的不同，多圈编码器可以分为电子多圈编码器和机械多圈编码器。电子多圈编码器需要通过电子计数的方式来记录电机转过的圈数，断电后需要通过电池维持计数值。电子多圈编码器具有体积小、成本低、计数范围大等优点，但是电子多圈编码器存在其固有的缺点，其一，电池掉电后存在丢失零点的缺点，其二，电池需要更换，其三，电子计数值若受到干扰导致计数出错，则会导致位置数据的错误。机械多圈编码器可以很好地克服电子多圈编码器的缺点，不需要电池且其多圈计数依靠机械齿轮的位置，不易被干扰。但是，传统的机械多圈编码器采用减速齿轮进行计数，多级减速齿轮结构复杂体积较大且生产制造困难成本较高。对于足式机器人的关节而言，要求体积小、重量轻且价格低廉，因此，传统的机械多圈编码器也不适用于足式机器人的关节。
[0004]因此，亟需要设计出一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器，能同时具备电子多圈编码器和机械多圈编码器的优点，既具备电子多圈编码器体积小成本低的优点，也具备传统机械多圈编码器不需要电池且稳定性较高的优点。
技术实现思路
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器，通过将机械多圈编码器的齿轮与电机一同设计，省去了编码器与电机中间的传动结构，极大地减小了编码器的体积和成本；此外，磁感应芯片集成到电机驱动板上，驱动器控制器可以直接读取磁感应芯片的位置数据，省去了编码器芯片的专用电路板和连接线缆，进一步降低了编码器的成本和体积。
[0006]本专利技术的一个方面，提供一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器，其特征在于，包括主动齿轮、主磁铁、从动齿轮、从磁铁、主磁感应芯片和从磁感应芯片，其中，所述主动齿轮的齿数为m，所述从动齿轮的齿数为n；所述主动齿轮与电机轴同轴连接，所述主磁铁安装于电机轴端，与所述主动齿轮同轴设置，所述主动齿轮和所述主磁铁与电机轴一同旋转；所述从动齿轮安装于电机后端盖上，所述从磁铁与从动齿轮同轴设置；所述主动齿轮与
所述从动齿轮啮合，所述主动齿轮带动所述从动齿轮和所述从磁铁转动；所述主磁感应芯片和所述从磁感应芯片与电机驱动器中的控制器相连接，所述主磁感应芯片和所述从磁感应芯片分别正对主磁铁和从磁铁布置。
[0007]该机械多圈编码器具有以下优势：(1)结构简单，只需要两个齿轮的一级传动即可实现多圈计数，代替了传统的多级减速齿轮方案，有效地简化了机械多圈绝对值编码器的结构，克服了传统机械多圈编码器结构复杂、安装困难的缺点；(2)该机械多圈编码器的齿轮部分与电机结构一同设计，省去了中间的传动结构，极大地减小了编码器的体积和成本；(3)该机械多圈编码器的磁感应芯片集成于电机驱动板上，电机驱动器电路中的控制器可以直接读取磁感应芯片中的位置数据，省去了编码器芯片专用电路板以及连接线缆，进一步降低了编码器的成本和体积。
[0008]优选地，所述主磁感应芯片和所述主磁铁用于获取主动齿轮的位置；所述从磁感应芯片和所述从磁铁用于获取从动齿轮的位置。
[0009]优选地，所述主动齿轮的齿数m与所述从动齿轮的齿数n互斥。当主动齿轮的齿数与从动齿轮的齿数互斥时，将尽可能扩大机械多圈编码器的量程，且确定机械多圈编码器的量程为从动齿轮4的齿轮数。
[0010]优选地，所述主动齿轮的齿数m比所述从动齿轮的齿数n多一个或者少一个。当主动齿轮的齿数比从动齿轮的齿数多一个或者少一个时，主动齿轮和从动齿轮的齿轮大小比较接近，可以使得机械多圈编码器的结构更加紧凑，体积更小，更能适用于足式机器人的关节。
[0011]优选地，述主动齿轮和所述从动齿轮的材质为尼龙。尼龙具有容易加工、成本低等优点，且其质量较轻且运行时噪声较低，其本身具有一定的自润滑性，非常适用于足式机器人关节。
[0012]优选地，所述主磁铁和所述从磁铁的材质为钕铁硼磁铁。钕铁硼磁铁具有较高的磁性能，其本身的机械加工性能很好且质地坚硬，性能稳定，工作温度最高可达200摄氏度。主磁铁和从磁铁选用钕铁硼磁铁时，可以降低对主磁感应芯片和从磁感应芯片和磁铁之间的距离误差要求。
[0013]优选地，所述主磁感应芯片和所述从磁感应芯片为绝对值编码器芯片。
[0014]优选地，所述机械多圈编码器根据所述主动齿轮的位置确定电机的单圈位置，根据所述主动齿轮和从动齿轮的位置，确定电机的多圈位置。
附图说明
[0015]图1为本专利技术的机械多圈编码器的齿轮示意图。
[0016]图2为本专利技术的电机驱动器模块示意图。
[0017]图3为本专利技术的机械多圈编码器工作方法中的标定流程图。
[0018]图4为本专利技术的机械多圈编码器初始化流程图。
[0019]图5为本专利技术的机械多圈编码器位置计算流程图。
具体实施方式
[0020]以下配合图式及本专利技术的较佳实施例，进一步阐述本专利技术为达成预定专利技术目的所
采取的技术手段。
[0021]请参照图1所示，图1为本专利技术的机械多圈编码器的齿轮示意图。该机械多圈编码器包括主动齿轮2、主磁铁3、从动齿轮4、从磁铁5、主磁感应芯片以及从磁感应芯片(主磁感应芯片和从磁感应芯片未在图1中示出)。其中，主动齿轮2与电机轴同轴连接，主磁铁3安装于电机轴端，与主动齿轮2同轴设置，主动齿轮2和主磁铁3与电机轴一同旋转。从动齿轮4安装于电机后端盖1 上，从磁铁5与从动齿轮4同轴设置，主动齿轮2与从动齿轮4啮合，主动齿轮2带动从动齿轮4和从磁铁5转动。由图1中的齿轮示意图可以看出，本专利技术提供的机械多圈编码器中，齿轮直接安装在电机上，编码器的齿轮部分与电机结构一同设计，省去了中间的传动结构，极大地减小了编码器的体积和成本；除此之外，本专利技术中的编码器只需要两个齿轮的一级传动代替了传统的多级减速齿轮方案，有效地简化了机械多圈绝对值编码器的结构，克服了传统机械多圈编码器结构复杂、安装困难的缺点。
[0022]为了方便地计算机械多圈编码器中的位置信息，本专利技术中，主动齿轮2的齿轮数和从动齿轮4的齿轮数互斥，这样将尽可能扩大机械多圈编码器的量程，且确定机械多圈编码器的量程为从动齿轮4的齿轮数。在一个较优的实施例中，为了使本专利技术中的机械多圈编码器适用于足式机器人关节，主从齿轮2的齿轮数比从动齿轮4的齿轮数多一个或者主动齿轮2的齿轮数比从动齿轮4的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于足式机器人关节的机械多圈编码器，其特征在于，包括主动齿轮、主磁铁、从动齿轮、从磁铁、主磁感应芯片和从磁感应芯片，其中，所述主动齿轮的齿数为m，所述从动齿轮的齿数为n；所述主动齿轮与电机轴同轴连接，所述主磁铁安装于电机轴端，与所述主动齿轮同轴设置，所述主动齿轮和所述主磁铁与电机轴一同旋转；所述从动齿轮安装于电机后端盖上，所述从磁铁与从动齿轮同轴设置；所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述主动齿轮带动所述从动齿轮和所述从磁铁转动；所述主磁感应芯片和所述从磁感应芯片与电机驱动器中的控制器相连接，所述主磁感应芯片和所述从磁感应芯片分别正对主磁铁和从磁铁布置。2.根据权利要求1中所述的机械多圈编码器，其特征在于，所述主磁感应芯片和所述主磁铁用于获取主动齿轮的位置；所述从磁感应芯片和所述从磁铁...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：南京蔚蓝智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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