【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及减速器，具体涉及一种谐波减速器、机器人及其减速器寿命监测方法。
技术介绍
1、谐波减速器具有传动精度高、速比大、体积小、结构简单以及应用广泛等诸多优点。
2、谐波减速器主要包括刚轮、柔轮、波发生器和主轴。一般地，刚轮固定，波发生器转动时迫使柔轮产生弹性变形而使柔轮的齿与刚轮的齿进入啮合状态，从而实现传动。
3、随着服务机器人的发展，尤其是近几年仿生机器人逐步走入大众视野，人们对机器人产品有了新的要求，在精度和寿命的基础上，对噪音和寿命检测等这些环境指标和安全因素的重视程度越来越高，而机器人的噪音来源主要为其中的紧密减速器，减速器寿命检测的目的是在于保证机器人在临近失效前发出监测并主动停机保护，从而避免机器人失效后带来的一系列安全问题。
4、现有一种减速器的寿命预测方法，通过结合减速器电流信号和振动信号去减少干扰，进行分析计算得到退化指标曲线，并据此对谐波减速器进行寿命预测。但由于减速器普遍具有工作环境恶劣和工况复杂多变的问题，基于电流信号的该寿命预测方法为初始状态下监测，不能够实时反映减速器各项指标状态，因而达不到真实有效的寿命监测及预警效果。
技术实现思路
1、本专利技术的第一目的在于提供一种基于噪声数据实现寿命监测和降噪的谐波减速器。
2、本专利技术的第二目的在于提供一种基于噪声数据实现寿命监测和降噪的机器人。
3、本专利技术的第三目的在于提供一种基于噪声数据实现寿命监测的机器人的减速器寿命监测方法。p>
4、本专利技术第一目的提供的谐波减速器包括刚轮、柔轮、波发生器、主轴、发电机和监测系统；发电机设置在柔轮与主轴之间，发电机利用主轴转动所产生的动能发电，发电机对监测系统供电；监测系统设置在谐波减速器内，监测系统包括依次电连接的麦克风、处理器和扬声器。
5、由上述方案可见，由于，无阻尼单自由度振动系统固有频率与系统刚度k以及质量m有关，谐波减速器质量m基本不变，但由于啮合齿的磨损，减速器刚度k会随着运行时间的延长而逐渐降低，当谐波减速器振动固有频率与所在设备固有频率接近时，更容易受到激励力激发模态引起共振，从而产生特征频率信号异常。为此，本专利技术在谐波减速器内设置监测系统，通过利用监测系统中的麦克风去拾取与主轴及波发生器转动、柔轮以及刚轮啮合等产生的噪音相关的噪声数据后，通过处理器提取减速器噪音特征频率，当特征频率增大特定倍数以上时，表示减速器刚度存在明显下降，减速器轮齿啮合部位出现异常磨损，继续工作会导致破损失效，随后即通过可用扬声器发出失效预警信号。本专利技术能够提前检测特征频率的异常变化，从而实现对谐波减速器安全运行状态进行实时监测。令人意想不到的效果是，该系统设置方式简单，并且，在监测系统在进行监测和预警工作外，同时还能作为主动降噪系统，处理器根据获取到的噪声数据生成反相噪音数据，并通过扬声器发出反相噪音，波形相反的噪音和反相噪音相互抵消而实现降噪。
6、进一步的方案是，柔轮包括相连的筒部和隔膜，谐波减速器还包括柔轮法兰，柔轮法兰包括相连的周壁和法兰部，隔膜与法兰部连接，周壁处于筒部与主轴之间；发电机设置在周壁与主轴之间，和/或，监测系统设置在周壁与筒部之间。
7、更进一步的方案是，麦克风和处理器设置在周壁的外侧，扬声器固定在法兰部或周壁上。
8、更进一步的方案是，柔轮包括第一轮齿，刚轮包括第二轮齿，第一轮齿与第二轮齿啮合；主轴的轴向上，麦克风设置在靠近第一轮齿的位置上。
9、进一步的方案是，发电机包括相互配合的磁体和线圈，线圈连接在主轴的外侧，磁体设置在周壁的内侧。
10、由上可见，监测系统众多元件需要被固定安置，因而需要再谐波减速器内找寻一个兼顾保护、稳定和易于获取噪声数据的空间作为安装位置。本专利技术的关键在于利用柔轮法兰。柔轮法兰除了盘状的法兰部外，还包括从法兰部上凸起轴承座，主轴与轴承座之间连接有轴承。本专利技术通过延长该轴承座的轴向尺寸而形成本专利技术的周壁，周壁的外侧与柔轮的筒部之间形成了可被利用的外环形空间，该空间与柔轮临近并且与波发生器正对，并且柔轮法兰为非转动部件，因此，本专利技术选择柔轮法兰的周壁作为安装基础，并且将上述外环线空间作为安装位置，麦克风和处理器设置在该位置不仅有稳定性和得到保护，并且更靠近噪音源以利于获取噪声数据。更优的方案中，柔轮法兰的法兰部一般处于谐波减速器的轴向端部，扬声器安置在法兰部上，扬声器能够同时与减速器的内部以及外部相对，反相噪音的抵消效果越好，预警信号也能够更清晰地传递到设备外部。更优的方案中，上述轴承座延长并形成周壁后，周壁的内侧与主轴之间，在上述轴承的一旁形形成了内环形空间，由于内环形空间的内外两侧之间相对转动，非常利于将发电机的线圈和磁体分别设置在主轴和周壁上，如此则能很好地利用主轴转动所产生的动能进行发电，继而为监测系统供电。可见，本专利技术考虑谐波减速器自身独特的结构特征，在尽可能不增大结构尺寸的前提下，充分利用谐波减速器内非常有限的空间去实现了发电机和监测系统的安置，使得谐波减速器结构紧凑、紧密且稳定有效。
11、再进一步的方案是，发电机还包括电流换向器，电流换向器设置在周壁的内侧。
12、由上可见，设置电流换向器后能够实现直流供电。
13、进一步的方案是，谐波减速器还包括蓄电池，蓄电池固定设置在谐波减速器中，发电机与蓄电池电连接。
14、由上可见，在减速器柔轮腔体内设置直流发电机实现整个系统的直流供电外，还在内部增设蓄电池，以存储发电机剩余的电能。
15、另一进一步的方案是，监测系统还包括振动传感器，振动传感器与处理器电连接；筒部上设置有振动传感器和/或隔膜上设置有振动传感器。
16、由上可见，振动传感器能够获取柔轮上的振动数据，作为补偿数据与噪声数据结合生成的反相噪声数据更有效抵消噪音，达到更好的降噪效果。
17、更进一步的方案是，隔膜与法兰部之间形成间隔，设置在隔膜上的振动传感器处于间隔。
18、由上可见，由于隔膜的另一侧面与转动的刚性轴承贴近，该位置空间较小并且不利于稳定和保护，为此，选择相对固定的法兰部与隔膜之间的较大间隔作为安装位置能够更好地保护传感器，并且该间隔与上述外圆环空间连通，更利于接线。
19、另一进一步的方案是，监测系统还包括角编码器，角编码器固定设置在谐波减速器中并朝波发生器设置，角编码器与处理器电连接。
20、由上可见，角编码器用于实施获取波发生器的转速数据，处理器能够据此计算对应的第二频率数据，以与噪声数据对应的第一频率数据结合计算实时的频率倍速，提升监测实时性和准确度。
21、本专利技术第二目的提供的机器人包括上述的谐波减速器。
22、由上述方案可见，本专利技术在谐波减速器内设置监测系统，通过利用监测系统中的麦克风去拾取与主轴及波发生器转动、柔轮以及刚轮啮合等产生的噪音相关的噪声数据后，通过处理器提取减速器噪音特征频率，当特征频率增大特定倍数以上时，表示减速器刚度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.谐波减速器，包括刚轮、柔轮、波发生器和主轴；
2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的谐波减速器，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的谐波减速器，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：
8.根据权利要求2至7任一项所述的谐波减速器，其特征在于：
9.根据权利要求8所述的谐波减速器，其特征在于：
10.根据权利要求1至7任一项所述的谐波减速器，其特征在于：
11.机器人，其特征在于，包括上述权利要求1至10任一项所述的谐波减速器。
12.机器人的减速器寿命监测方法，其特征在于：
13.根据权利要求12所述的减速器寿命监测方法，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.谐波减速器，包括刚轮、柔轮、波发生器和主轴；
2.根据权利要求1所述的谐波减速器，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的谐波减速器，其特征在于：
5.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的谐波减速器，其特征在于：
7.根据权利要求2所述的谐波减速器，其特征在于：
【专利技术属性】
技术研发人员：谷甲甲，程中甫，钟成堡，张皓，唐江枫，许浩翔，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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