本发明专利技术公开了一种一体化旋转关节，该一体化旋转关节包括壳体（10）、设置在该壳体内的关节主体（20）、关节输出轴（26）和控制器（30），所述关节主体包括电机（21）和与该电机相连的减速器（22），该减速器的减速器输出轴与所述关节输出轴相连，所述电机与所述控制器电连接，其中，所述关节主体还包括力矩传递传感装置（23），该力矩传递传感装置连接在所述减速器和所述关节输出轴之间，以测量所述关节输出轴输出的力矩。本发明专利技术还提供了一种确定所述一体化旋转关节零位的方法。本发明专利技术所述的一体化旋转关节中设置了力矩传递传感装置，能够测量该一体化旋转关节输出的力矩，扩展了所述一体化旋转关节的应用范围。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人领域，具体地，设计一种用于机器人的一体化旋转关节和该一体化旋转关节的控制方法。
技术介绍
“一体化关节设计”是机器人技术发展的一个新方向，是设计和建立机器人系统的一种现代方法。随着机器人的种类和复杂性的日益增加，对关节一体化研究提高了机器人结构的通用性、可重用性和可靠性，具有较高的使用价值和应用前景。现有的一体化关节包括驱动电机、控制器、减速器、编码器和制动器，不能测量关节的输出力矩，由此类一体化关节构建的机器人很难实现高精度的力控制和与环境的稳定接触。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种一体化旋转关节和该一体化旋转关节的控制方法，该一体化旋转关节中具有力觉测量的功能。为了实现上述目的，作为本专利技术的一个方面，提供一种一体化旋转关节，该一体化旋转关节包括壳体、设置在该壳体内的关节主体、关节输出轴和控制器，所述关节主体包括电机和与该电机相连的减速器，该减速器的减速器输出轴与所述关节输出轴相连，所述电机与所述控制器电连接，其中，所述关节主体还包括力矩传递传感装置，该力矩传递传感装置连接在所述减速器和所述关节输出轴之间，以将所述减速器输出的力矩传递给所述关节输出轴并测量该关节输出轴输出的力矩。优选地，所述力矩传递传感装置包括弹性模块单元和弹性形变测量单元，所述弹性模块单元包括输入件、输出块和连接所述输入件和所述输出块的弹簧，所述减速器与所述输入件相连，所述输出块与所述弹性形变测量单元连接，且所述输出块与所述关节输出轴连接。优选地，所述输入件包括底壁和环绕该底壁设置的侧壁，所述减速器输出轴与所述底壁相连，所述弹簧设置在所述侧壁上，以使所述输出块位于所述侧壁和所述底壁围成的空间内。优选地，所述输入件的侧壁上设置有多个连接块，该多个连接块沿所述输入件的周向均匀分布，所述输出块包括多个输出辐，该多个输出辐沿所述输入件的周向均匀分布，且每个所述输出辐位于相邻两个所述连接块之间，所述弹簧连接相邻的所述输出辐和所述连接块。优选地，所述减速器为谐波减速器，该谐波减速器包括杯形柔轮，该杯形柔轮固定在所述减速器输出轴上，该减速器输出轴与所述输入件的所述底壁相连。优选地，所述输入件的所述底壁上设置有第一通孔，所述输出块的中部设置有与所述第一通孔同轴的第二通孔，所述减速器输出轴穿过所述第一通孔，并通过轴承支撑在所述第二通孔中。优选地，弾性形变测量単元为增量式编码器，该弹性形变测量単元包括第一基座、第一码盘、第一电路板以及设置在该第一电路板上的第一发射器，所述第一码盘设置在所述第一基座内部，所述第一基座与 所述输出块相连，所述第一码盘与所述减速器输出轴相连，且所述第一电路板与所述控制器电连接，所述第一发射器设置在所述第一基座上，且所述第一发射器与所述第一码盘上Z脉冲信号的位置相邻。优选地，该一体化旋转关节还包括与所述减速器输出轴连接的減速器角度测量单元，该减速器角度测量单元与所述控制器电连接。优选地，所述减速器角度测量单元为增量式编码器，该减速器角度测量单元包括第二基座、第二码盘、第二电路板和设置在该第二电路板上的第二发射器，所述第二码盘设置在所述第二基座内部，且所述第二基座与所述壳体相连，所述第二码盘与所述减速器输出轴相连，所述第二发射器设置在所述基座上。优选地，所述电机为无框无刷电机，所述电机的中心轴内形成有沿该中心轴延伸的第一中心孔，所述减速器输出轴的一部分穿过所述第一中心孔延伸至所述壳体外部，所述减速器角度測量单元设置在所述减速器输出轴位于所述壳体外部的部分上。优选地，所述减速器输出轴包括同轴连接的第一減速器输出轴和第二減速器输出轴，所述第一減速器输出轴穿过所述第一中心孔，所述第二減速器输出轴与所述输入件相连。优选地，所述第一減速器输出轴内形成有沿该第一減速器输出轴的轴向延伸的第ニ中心孔，所述弹性形变测量単元的电源线与数据线穿过所述第二中心孔与所述控制器电连接。优选地，所述关节主体还包括安装板，该安装板设置在所述第二減速器输出轴上，该安装板的一个端面与所述输出块相连，所述弹性形变测量単元和所述输出轴均与所述安装板的另ー个端面相连。优选地，所述关节输出轴包括轴本体，该轴本体的一端设置有连轴部，该连轴部中形成有开ロ朝向所述安装板的空腔，所述连轴部与所述安装板固定相连，所述第二減速器输出轴延伸至所述空腔内部，所述弹性形变测量单元设置在所述空腔内，且所述第一码盘与所述第二減速器输出轴相连，所述第一基座与所述输出块相连。优选地，所述第二減速器输出轴内形成有沿该第二減速器输出轴的轴向延伸的第三中心孔，所述弹性形变测量単元的电源线和数据线穿过所述第三中心孔进入所述第二中心孔。作为本专利技术的另ー个方面，还提供一种一体化旋转关节的控制方法，该一体化旋转关节为本专利技术所提供的上述一体化旋转关节，其中，所述控制方法包括以下步骤旋转所述一体化旋转关节旋转，直至所述カ矩传递传感装置检测到该カ矩传递传感装置的零位为止。优选地，所述步骤一包括转动所述关节输出轴，直至所述第一电路板检测到所述弾性形变测量単元的Z脉冲信号为止。优选地，所述控制方法还包括步骤ニ、确定所述一体化旋转关节的初始位置。优选地，所述步骤ニ包括以下步骤对所述一体化旋转关节通电后，向任意方向转动所述减速器输出轴，直至所述第ニ电路板检测到所述减速器角度测量单元的Z脉冲信号为止。优选地，所述步骤ニ包括以下步骤步骤(I)、对所述一体化旋转关节通电后,让该一体化旋转关节向任意方向转动，直至所述第二电路板检测到所述减速器角度测量单元的U脉冲信号、V脉冲信号和W脉冲信号中的任意一者为止；步骤(2)、朝向距离所述减速器角度测量单元的Z脉冲信号较近的方向转动所述一体化旋转关节，直至所述第二电路板检测到所述Z脉冲信号为止。本专利技术所述的一体化旋转关节中设置了カ矩传递传感装置，能够感知该一体化旋 转关节输出的カ矩，扩大了所述一体化旋转关节的应用范围。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进ー步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中图I是本专利技术所述的一体化旋转关节的结构示意图；图2是图I中所示的一体化旋转关节的关节主体的示意图；图3是图I中所示的一体化旋转关节中的弾性模块单元的立体图；图4是图3中所示的弹性模块单元的主视图；图5是图3中所示的弹性模块单元的输出块的主视6是图4中所示的弹性模块单元的剖视图；图7是图I中所示的一体化旋转关节中弹性模块单元与关节输出轴之间的连接关系的不意图；图8是图I中所示的一体化旋转关节中的弾性形变测量単元的示意图；图9是图I中所示的一体化旋转关节的安装板的立体示意图；图10是图I中所示的一体化旋转关节的关节输出轴的主剖视图；图11是图I中所示的一体化旋转关节的电机的主剖视图；和图12是图I中所示的一体化旋转关节的减速器的主剖视图。附图标记说明10 壳体20 关节主体21 电机22 减速器23 カ矩传递传感装置 24 弹性模块单元25 弹性形变测量单元 26 关节输出轴27 減速器角度测量单元 28 安装板30 控制器21a 中心轴22a 杯形柔轮22b 刚轮22c 波发生器22d 第一減速器输出轴22e 第二减速器输出轴 24a 输入件24b 输出块24c 弹簧24d连接块24e输出辐25a第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种一体化旋转关节，该一体化旋转关节包括壳体（10）、设置在该壳体（10）内的关节主体（20）、关节输出轴（26）和控制器（30），所述关节主体（20）包括电机（21）和与该电机（21）相连的减速器（22），该减速器（22）的减速器输出轴与所述关节输出轴（26）相连，所述电机（21）与所述控制器（30）电连接，其特征在于，所述关节主体（20）还包括力矩传递传感装置（23），该力矩传递传感装置（23）连接在所述减速器（22）和所述关节输出轴（26）之间，以将所述减速器（22）输出的力矩传递给所述关节输出轴（26）并测量该关节输出轴（26）输出的力矩。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：黄远灿，李健，李方兴，冉崇建，李国栋，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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