【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及工业机器人，具体涉及一种基于3k行星机构的电驱动关节。
技术介绍
1、通常工业用的多自由度机器人采用大减速比的谐波减速机或者rv减速机，可获得较大的转矩输出能力，带负载能力强；由于内部摩擦力的缘故，大减速比的谐波减速机或者rv减速机会产生反向自锁，无法反向驱动，这两种减速机的反向驱动效率较低。如果这两种减速机用于高动态的四足机器人或者人形机器人场合，由于反向驱动能力差，落地瞬间产生的反作用力可能损坏驱动关节本体。
2、为了保证较大的负载能力，四足机器人或者人形机器人驱动关节往往需要高转矩密度，这就需要较大减速比的减速机；另一方面，为保证动态性能，需要较高的反向驱动能力，防止高动态运动工况下损坏大减速比减速机。因此，具有大减速比，并且能实现反向驱动能力的减速机是四足机器人或者人形机器人驱动关节的发展趋势。大减速比可以实现高转矩密度，而反向驱动能力可以满足高动态的运动需求，还可以通过驱动电机的电流反馈估算输出转矩，省去输出端的力矩传感器，达到节省成本，提高可靠性的作用。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种基于3k行星机构的电驱动关节，该电驱动关节通过3k行星机构可以实现30～200之间的减速比，并具有较高的传动效率和反向驱动能力，满足机器人高动态驱动、高转矩密度关节模组的技术需求。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用以下具体技术方案：
3、一种基于3k行星机构的电驱动关节，该电驱动关节包括壳体、端盖、驱动电机、齿圈制动件
4、所述壳体为一端开口的圆筒体；所述端盖固定连接于所述壳体的开口端，并具有伸入所述壳体内部的环形壁；在所述环形壁的外周面与所述壳体的内周面之间形成环形空间；所述齿圈制动件固定安装于所述环形壁的外周面；
5、所述动力输入法兰和所述动力输出法兰相对设置于所述3k行星机构的两端；
6、所述驱动电机安装于所述环形空间内，并包括电机定子和电机转子；所述电机定子的铁心固定安装于所述齿圈制动件的外周侧；所述电机转子固定连接于所述动力输入法兰的外周侧；
7、所述3k行星机构位于所述环形壁的内侧，并包括太阳轮轴、第一行星轮、第二行星轮、行星架、第一齿圈以及第二齿圈；所述太阳轮轴与所述动力输入法兰同轴固定连接；所述太阳轮轴上设置有太阳轮；所述第一行星轮啮合于所述太阳轮和所述第一齿圈之间；所述第一齿圈与所述齿圈制动件固定连接；所述第一行星轮与所述第二行星轮固定连接，并转动安装于所述行星架；所述行星架的一端转动支承于所述动力输入法兰，另一端转动支承于所述太阳轮轴与所述第二齿圈之间；所述第二齿圈转动安装于所述端盖与所述行星架之间，并与所述第二行星轮啮合；所述动力输出法兰安装于所述端盖的中心孔内，并与所述第二齿圈同轴固定连接，用于输出动力；
8、所述位置编码器安装于所述壳体内，用于获取所述电机转子的位置。
9、更进一步地，还包括安装于所述环形空间的电机驱动器；
10、所述电机驱动器为环形驱动器，并位于所述电机定子的一侧，用于控制所述驱动电机。
11、更进一步地，所述太阳轮轴与所述动力输入法兰之间过盈配合；
12、所述电机定子的铁心与所述齿圈制动件之间过盈配合。
13、更进一步地，所述动力输入法兰与所述壳体之间安装有输入轴承；
14、所述行星架的一端通过行星架轴承一支承于所述动力输入法兰的内周侧，另一端通过中心轴承支承于所述太阳轮轴外周侧、且通过行星架轴承二支承于所述第二齿圈的内周侧；
15、所述第二齿圈的外周侧通过交叉轴承支承于所述端盖的内周侧。
16、更进一步地，所述交叉轴承采用自密封轴承，用于实现所述第二齿圈、所述端盖以及所述动力输出法兰之间的密封；
17、在所述动力输出法兰的周向均匀分布有多个预紧螺钉，所述预紧螺钉与所述端盖固定连接，用于压紧所述交叉轴承。
18、更进一步地，所述动力输出法兰与所述第二齿圈之间通过周向均匀分布的输出螺钉连接；
19、所述端盖与所述壳体之间通过周向均匀分布的紧固螺钉连接。
20、更进一步地，所述位置编码器包括相对设置的转子部分和定子部分；
21、所述定子部分固定安装于所述壳体；
22、所述转子部分固定安装于所述电机转子。
23、更进一步地，所述第一行星轮与所述第二行星轮固定连接构成双联行星轮。
24、更进一步地，所述行星架包括行星轮轴；
25、所述第一行星轮与所述第二行星轮通过行星轮轴承转动安装于所述行星轮轴。
26、更进一步地，所述行星轮轴采用空心结构，用于减轻重量和存储为所述行星轮轴承提供润滑的润滑脂。
27、与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：
28、本专利技术的电驱动关节高度集成了驱动电机、电机驱动器、大减速比的3k行星机构以及位置编码器；由于3k行星机构属于复合行星机构，可以通过几个简单的传动元件实现30～200范围内的减速比，理论正向传动效率可达92％，反向传动效率可达90％，使得该电驱动关节具有结构紧凑、重量轻、容易实现高传动效率、具备反向驱动能力、高转矩密度的特点，并且还可以通过驱动电机的电流估算，实现无传感器的力矩控制，节省成本，提高关节模组的可靠性。
29、相比于谐波减速机和rv减速机，3k行星机构的反向驱动能力较强，可满足高动态四足机器人和人形机器人的应用场合。
30、本专利技术的电驱动关节可用于四足或者人形机器人的手臂、腿部关节的驱动，也可用于工业机器人的关节。
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1.一种基于3K行星机构的电驱动关节，其特征在于，包括壳体、端盖、驱动电机、齿圈制动件、位置编码器、动力输入法兰、动力输出法兰以及3K行星机构；
2.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，还包括安装于所述环形空间的电机驱动器；
3.如权利要求2所述的电驱动关节，其特征在于，所述太阳轮轴与所述动力输入法兰之间过盈配合；
4.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，所述动力输入法兰与所述壳体之间安装有输入轴承；
5.如权利要求4所述的电驱动关节，其特征在于，所述交叉轴承采用自密封轴承，用于实现所述第二齿圈、所述端盖以及所述动力输出法兰之间的密封；
6.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，所述动力输出法兰与所述第二齿圈之间通过周向均匀分布的输出螺钉连接；
7.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，所述位置编码器包括相对设置的转子部分和定子部分；
8.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，所述第一行星轮与所述第二行星轮固定连接构成双联行星轮。
9.如权利要求1-8任一项所述
10.如权利要求9所述的电驱动关节，其特征在于，所述行星轮轴采用空心结构，用于减轻重量和存储为所述行星轮轴承提供润滑的润滑脂。
...【技术特征摘要】
1.一种基于3k行星机构的电驱动关节，其特征在于，包括壳体、端盖、驱动电机、齿圈制动件、位置编码器、动力输入法兰、动力输出法兰以及3k行星机构；
2.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，还包括安装于所述环形空间的电机驱动器；
3.如权利要求2所述的电驱动关节，其特征在于，所述太阳轮轴与所述动力输入法兰之间过盈配合；
4.如权利要求1所述的电驱动关节，其特征在于，所述动力输入法兰与所述壳体之间安装有输入轴承；
5.如权利要求4所述的电驱动关节，其特征在于，所述交叉轴承采用自密封轴承，用于实现所述第二齿圈、所述端盖以及所述动力输出法兰之...
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