相对位置型多足机器人伺服舵机制造技术

一种相对位置型多足机器人伺服舵机，包括电机、减速机，所述电机包括电机前端盖、电机外壳、电机后端盖、电机输出轴、定子、转子，所述减速机固设于电机前端盖上，所述电机输出轴设于电机外壳的中心轴线上并分别与电机前端盖和电机后端盖转动连接，所述电机输出轴的前端延伸至减速机内并与减速机的输入端连接，还包括霍尔阵列编码芯片、霍尔磁铁，所述霍尔阵列编码芯片固设于电机后端盖中心，所述霍尔阵列编码芯片上设有环形分布的霍尔阵列，所述霍尔磁铁固设于电机输出轴的后端。本发明专利技术通过霍尔阵列编码芯片和霍尔磁铁记录转子相对定子位置信息从而解析出关节绝对位置信息、减小舵机轴向长度、小型化、模块化、高精度。

【技术实现步骤摘要】
相对位置型多足机器人伺服舵机
本专利技术涉及机器人领域，尤指一种相对位置型多足机器人伺服舵机。
技术介绍
目前大型20公斤以上多足机器人舵机多采用BLDC120度霍尔电机加行星减速机结构方案。对于所有的足式关节运动机器人来说，其关节型舵机中，关节绝对位置(角度)的获取是必须的，系统需要在上电后实时获取舵机的精确绝对位置，以进行控制。一般有绝对位置编码，以及工作与实时计数模式两种工作方法。第一种模式是在关节最终输出位置放置编码器，对输出端的转动角度直接进行测量。第二种模式是在电机转子端放置周期位置检测元件，对电机旋转机械角度进行累计测量，以转换成对应关节位置的角度信息。第一种模式的编码盘多为1000线以上，1000线对应360度，可以很精细的控制电机的动作。但其会明显加大舵机的轴向长度，增加舵机体积，不利于关节活动。使得机械臂结构因过大的体积和重量限制，不能小型化，而且使用编码器需在舵机的前后两端布线，使得机械臂动力单元基本与机械本体组合，不适用于移动机器人动力组件的模块化需求和可替换性。对于第二种模式来说，伺服电机在正常运转中需要知道转子相对于定子直接的机械角度，一般可采用3霍尔器件检测。其中，3霍尔器件将一个电气周期分成6等分，3个霍尔开关可以描述出转子相对与定子线圈的绝对位置，同时加入相应的相位电压到线圈上，让电机正确的运动，此为3霍尔电机方案。可见一个电气周期和机械角度仅被分为6等分i，每份为30度。虽然能正确工作，但是不够精细，只能满足中低端需求。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种通过霍尔阵列编码芯片和霍尔磁铁记录转子相对定子位置信息从而解析出关节绝对位置信息、减小舵机轴向长度、小型化、模块化、高精度的相对位置型多足机器人伺服舵机。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种相对位置型多足机器人伺服舵机，包括电机、减速机，所述电机包括电机前端盖、电机外壳、电机后端盖、电机输出轴、定子、转子，所述电机前端盖和电机后端盖分别盖设于电机外壳的前后两端，所述减速机固设于电机前端盖上，所述电机输出轴设于电机外壳的中心轴线上并分别与电机前端盖和电机后端盖转动连接，所述电机输出轴的前端延伸至减速机内并与减速机的输入端连接，所述转子固设于电机输出轴的周侧，所述定子固设于电机外壳的内壁，还包括霍尔阵列编码芯片、霍尔磁铁，所述霍尔阵列编码芯片固设于电机后端盖中心，所述霍尔阵列编码芯片上设有环形分布的霍尔阵列，所述霍尔磁铁固设于电机输出轴的后端。具体地，所述电机为正弦波无刷伺服电机，所述减速机为谐波减速机。具体地，所述减速机包括减速机外壳、柔性轴承、波发生器、柔轮、钢轮，所述减速机外壳与电机前端盖固定连接，所述波发生器套于电机输出轴表面，所述柔轮通过柔性轴承套于波发生器表面，所述钢轮固设于减速机外壳上，且所述柔轮与所述钢轮啮合。具体地，所述柔轮通过交叉滚子轴承连接有输出法兰盘。具体地，所述电机前端盖和钢轮之间设有同心连接环，通过第一预紧螺丝依次贯穿所述电机后端盖、电机外壳、电机前端盖、同心连接环、钢轮、减速机外壳，所述电机与减速机固定连接。具体地，所述电机前端盖、同心连接环、钢轮依次插入有销钉。具体地，所述柔轮的内孔设有柔轮压紧盖，所述交叉滚子轴承的外圈固设于减速机外壳的内壁，通过输出压紧螺丝依次穿过柔轮压紧盖、交叉滚子轴承的内圈，所述柔轮与所述交叉滚子轴承的内圈固定连接。具体地，通过法兰锁紧螺丝依次穿过输出法兰盘、交叉滚子轴承的内圈，所述输出法兰盘与交叉滚子轴承的内圈固定连接，且所述输出法兰盘、交叉滚子轴承内圈依次插入有销钉。具体地，所述输出法兰盘的内表面设有凸块，所述减速机外壳的端部设有环形的限位槽，且所述凸块置于所述限位槽内。具体地，所述电机前端盖、电机外壳、电机后端盖、减速机外壳均为铝合金材质。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用内置扁平式的霍尔阵列编码芯片和霍尔磁铁，霍尔磁铁跟随电机输出轴作旋转运动，这样霍尔阵列编码芯片内的环形霍尔阵列就会经过该霍尔磁铁产生的磁场，霍尔阵列编码芯片会根据霍尔阵列的感应信号计算出转子相对于霍尔阵列编码芯片的机械位置，通过上述机械结构加软件算法配合来获取转子相对定子的角度，并解析出关节的绝对角度信息，该输出角度精确。通过该紧凑型结构设计，显著减短了舵机的轴端尺寸，可以减小舵机的体积和重量，并且无需在输出端布线，使得机械臂动力单元可以与机械本体拆分，便于机械臂的小型化和模块化，提高替换性。附图说明图1是本专利技术的俯视图；图2是图1的A-A处剖面示意图；图3是本专利技术的输出法兰盖与减速机连接示意图。附图标号说明：1-电机；2-减速机；11-电机前端盖；12-电机外壳；13-电机后端盖；131-出线孔；14-电机输出轴；15-定子；16-转子；161-转子轴承；17-霍尔阵列编码芯片；18-霍尔磁铁；191-同心连接环；192-第一预紧螺丝；193-第二预紧螺丝；21-减速机外壳；22-柔性轴承；23-波发生器；24-柔轮；241-齿圈；25-钢轮；26-交叉滚子轴承；261-固定孔；27-柔轮压紧盖；28-输出压紧螺丝；29-限位槽；31-输出法兰盘；32-凸块；33-安装孔；34-法兰锁紧螺丝孔；35-止动销钉孔。具体实施方式请参阅图1-2，本专利技术关于一种相对位置型多足机器人伺服舵机，包括电机1、减速机2，所述电机1包括电机前端盖11、电机外壳12、电机后端盖13、电机输出轴14、定子15、转子16，所述电机前端盖11和电机后端盖13分别盖设于电机外壳12的前后两端，所述减速机2固设于电机前端盖11上，所述电机输出轴14设于电机外壳12的中心轴线上并分别与电机前端盖11和电机后端盖13转动连接，所述电机输出轴14的前端延伸至减速机2内并与减速机2的输入端连接，所述转子16固设于电机输出轴14的周侧，所述定子15固设于电机外壳12的内壁，还包括霍尔阵列编码芯片17、霍尔磁铁18，所述霍尔阵列编码芯片17固设于电机后端盖13中心，所述霍尔阵列编码芯片17上设有环形分布的霍尔阵列，所述霍尔磁铁18固设于电机输出轴14的后端。本实施例中，霍尔阵列编码芯片17通过锁紧盖固定在电机后端盖13的内面中心，电机后端盖13上开设有出线孔131，电机输出轴14外侧的转子16通过转子轴承161与电机前端盖11和电机后端盖13实现转动连接，前后的转子轴承161保证了转子16和定子15之间的均匀稳定磁场空间。霍尔阵列编码芯片17和霍尔磁体压缩在5-8毫米内。本专利技术采用内置式的霍尔阵列编码芯片17及霍尔磁铁18，既可输出3霍尔开关信号，也可以输出转子16相对定子15的角度(A，B，Z编码器信号)，以及关节(输出法兰盘31)的绝对角度信息。具体原理如下：霍尔阵列编码芯片17固定在电机后端盖13上为静止器件，电机1的转子16为相对运动器件，在电机输出轴14靠近电机后端盖13的一端安装一圆柱形的霍尔磁铁18，该霍尔磁铁18跟随电机输出轴14作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相对位置型多足机器人伺服舵机，包括电机、减速机，所述电机包括电机前端盖、电机外壳、电机后端盖、电机输出轴、定子、转子，所述电机前端盖和电机后端盖分别盖设于电机外壳的前后两端，所述减速机固设于电机前端盖上，所述电机输出轴设于电机外壳的中心轴线上并分别与电机前端盖和电机后端盖转动连接，所述电机输出轴的前端延伸至减速机内并与减速机的输入端连接，所述转子固设于电机输出轴的周侧，所述定子固设于电机外壳的内壁，其特征在于：还包括霍尔阵列编码芯片、霍尔磁铁，所述霍尔阵列编码芯片固设于电机后端盖中心，所述霍尔阵列编码芯片上设有环形分布的霍尔阵列，所述霍尔磁铁固设于电机输出轴的后端。/n

【技术特征摘要】
1.一种相对位置型多足机器人伺服舵机，包括电机、减速机，所述电机包括电机前端盖、电机外壳、电机后端盖、电机输出轴、定子、转子，所述电机前端盖和电机后端盖分别盖设于电机外壳的前后两端，所述减速机固设于电机前端盖上，所述电机输出轴设于电机外壳的中心轴线上并分别与电机前端盖和电机后端盖转动连接，所述电机输出轴的前端延伸至减速机内并与减速机的输入端连接，所述转子固设于电机输出轴的周侧，所述定子固设于电机外壳的内壁，其特征在于：还包括霍尔阵列编码芯片、霍尔磁铁，所述霍尔阵列编码芯片固设于电机后端盖中心，所述霍尔阵列编码芯片上设有环形分布的霍尔阵列，所述霍尔磁铁固设于电机输出轴的后端。


2.根据权利要求1所述的相对位置型多足机器人伺服舵机，其特征在于：所述电机为正弦波无刷伺服电机，所述减速机为谐波减速机。


3.根据权利要求2所述的相对位置型多足机器人伺服舵机，其特征在于：所述减速机包括减速机外壳、柔性轴承、波发生器、柔轮、钢轮，所述减速机外壳与电机前端盖固定连接，所述波发生器套于电机输出轴表面，所述柔轮通过柔性轴承套于波发生器表面，所述钢轮固设于减速机外壳上，且所述柔轮与所述钢轮啮合。


4.根据权利要求3所述的相对位置型多足机器人伺服舵机，其特征在于：所述柔轮通过交叉滚子轴承连接有输出法兰盘。


5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵同阳，
申请(专利权)人：深圳市智擎新创科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44