【发明公布】平面关节型机器人及内转子关节装置_苏州大学_201910868898.7 

申请/专利权人:苏州大学

申请日:2019-09-16

发明/设计人:刘吉柱;潘明强;章晓旗;王阳俊;任子武;黄海波

公开(公告)日:2019-11-01

代理机构:宁波高新区核心力专利代理事务所(普通合伙)

公开(公告)号:CN110394825A

代理人:袁丽花

主分类号:B25J17/02(20060101)

地址:215000 江苏省苏州市苏州市工业园区仁爱路199号

分类号:B25J17/02(20060101);B25J9/12(20060101)

优先权:["20190530 CN 2019104650798"]

专利状态码:在审-公开

法律状态:2019.11.01#公开

摘要:本发明公开了一种平面关节型机器人及内转子关节装置,包括底座、第一内转子关节装置、由所述第一内转子关节装置驱动的第一机械臂、连接于所述第一机械臂的机械手,所述第一内转子关节装置包括与所述第一机械臂相固定连接并沿纵轴线延伸的转轴、位于所述转轴的外周的低速转子组件、位于所述低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环、位于所述高速转子组件外周并在周向上与所述高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯、及包覆于所述定子铁芯的外周并与所述定子铁芯相固定连接的机壳,所述定子铁芯上缠绕有线圈。本发明使得传动精度高、永磁体利用率高、且结构简单紧凑、成本较低。

主权项:1.一种平面关节型机器人,所述平面关节型机器人包括底座、设于所述底座的第一内转子关节装置、由所述第一内转子关节装置驱动的第一机械臂、连接于所述第一机械臂的机械手,其特征在于:所述第一内转子关节装置包括与所述第一机械臂相固定连接并沿纵轴线延伸的转轴、位于所述转轴的外周的低速转子组件、位于所述低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环、位于所述高速转子组件外周并在周向上与所述高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯、及包覆于所述定子铁芯的外周并与所述定子铁芯相固定连接的机壳,所述定子铁芯上缠绕有线圈。

全文数据:平面关节型机器人及内转子关节装置技术领域本发明涉及一种平面关节型机器人及内转子关节装置。背景技术随着IC、半导体、3C产业的飞速发展,现代自动化工厂持续升级,工业机器人将被更广泛地应用在制造业的各个领域,在精密装配领域对机器人的要求越来越高,传统SCARA机器人已经难以满足装配作业中对机器人速度和精度的需求,迫切需要提高机器人性能。现有的平面关节型机器人手臂关节是通过谐波减速器或者RV减速器来联接,并通过伺服电机驱动减速器来达到快速驱动机械臂的目的。但由于使用了谐波减速器或RV减速器,且减速器中的啮合齿间存在侧隙,所以平面关节型机器人手臂工作时会存在不可避免的误差,从而影响装配精度,且转矩密度较小。发明内容本发明的目的在于提供了一种平面关节型机器人及内转子关节装置,使得传动精度高、永磁体利用率高、且结构简单紧凑、成本较低。为实现上述发明目的之一,本发明一实施方式提供一种平面关节型机器人,所述平面关节型机器人包括底座、设于所述底座的第一内转子关节装置、由所述第一内转子关节装置驱动的第一机械臂、连接于所述第一机械臂的机械手,其中:所述第一内转子关节装置包括与所述第一机械臂相固定连接并沿纵轴线延伸的转轴、位于所述转轴的外周的低速转子组件、位于所述低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环、位于所述高速转子组件外周并在周向上与所述高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯、及包覆于所述定子铁芯的外周并与所述定子铁芯相固定连接的机壳,所述定子铁芯上缠绕有线圈。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述调磁环包括调磁块骨架,在周向上均匀地设置于所述调磁块骨架上的复数个调磁块,所述调磁块采用导磁材料,所述调磁块骨架采用非导磁材料。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述低速转子组件包括相对于所述转轴固定不动的低速转子轭、固定设于所述低速转子轭的外周部上的低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极,所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述高速转子组件包括高速转子轭、设于所述高速转子轭的内圈上的高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极,所述高速转子轭的外圈上设有电机磁钢N极和电机磁钢S极,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极设置为N1对,所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极设置为N2对,所述调磁块设置为N3块,且N3=N1+N2。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述高速转子轭的转速为ω1,所述低速转子轭的转速为ω2,则作为本发明一实施方式的进一步改进,所述高速转子轭的扭矩为T1,所述低速转子轭的扭矩为T2,则作为本发明一实施方式的进一步改进,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极、所述调磁块、所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在垂直于所述纵轴线的方向上相互之间具有一定间隙,且在周向上均设置成均匀分布。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极、所述调磁块、所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在所述纵轴线的方向上的两端均设置成相互平齐。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述平面关节型机器人还包括设于所述第一机械臂和机械手之间的第二机械臂、及驱动所述第二机械臂转动的第二内转子关节装置,所述第二内转子关节装置与第一内转子关节装置相同。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述第一内转子关节装置还包括在所述纵轴线的延伸方向上设置于所述机壳相对两端的下端盖和上端盖,所述下端盖和上端盖均与所述机壳固定连接,所述下端盖和上端盖定义了收容腔,所述低速转子组件、高速转子组件、所述调磁环和所述定子铁芯均被收容于所述收容腔内。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述下端盖与所述转轴之间设有下轴承,所述上端盖与所述转轴之间设有上轴承。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述第一内转子关节装置还包括固定连接于所述转轴上的光栅片、及固定连接于所述上端盖的编码器,所述编码器与所述光栅片相面对,所述光栅片位于所述转轴的整个外周,且所述光栅片与所述转轴同轴心。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述第一内转子关节装置还包括固定设于所述上端盖的编码器壳,所述编码器壳与所述机壳位于所述上端盖的两侧,所述编码器壳与所述上端盖定义了用于容纳所述光栅片和编码器的容纳空间。为实现上述发明目的之一,本发明一实施方式还提供一种内转子关节装置,其中,所述内转子关节装置包括沿纵轴线延伸的转轴、位于所述转轴的外周的低速转子组件、位于所述低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环、位于所述高速转子组件外周并在周向上与所述高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯、及包覆于所述定子铁芯的外周并与所述定子铁芯相固定连接的机壳,所述定子铁芯上缠绕有线圈。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述调磁环包括调磁块骨架,在周向上均匀地设置于所述调磁块骨架上的复数个调磁块,所述调磁块采用导磁材料,所述调磁块骨架采用非导磁材料。作为本发明一实施方式的进一步改进,所述低速转子组件包括相对于所述转轴固定不动的低速转子轭、固定设于所述低速转子轭的外周部上的低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极,所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述高速转子组件包括高速转子轭、设于所述高速转子轭的内圈上的高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极,所述高速转子轭的外圈上设有电机磁钢N极和电机磁钢S极,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列。本发明的有益效果是,本发明采用的技术方案,由于在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间设有调磁环,调整低速转子组件和高速转子组件产生的磁场,并生成空间谐波,实现传递扭矩和速度,使得传动精度高、永磁体利用率高。另外,高速转子组件输出较低的扭矩,通过转换后,低速转子组件就能得到较高扭矩,因此可大大减小高速转子组件部分的体积,进一步使得结构简单紧凑、成本较低。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本发明实施例提供的平面关节型机器人的主视图;图2是本发明实施例提供的平面关节型机器人的立体示意图;图3是图1中第一内转子关节装置的立体分解示意图;图4是图3中第一内转子关节装置的横向剖视图;图5是图3中第一内转子关节装置的俯视剖视图;图6是图1中机械手的主视图;图7是图1中平面关节型机器人的控制流程图。具体实施方式为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应当属于本发明保护的范围。在本发明具体实施方式的描述中,术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“底”、“内”和“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,通常以平面关节型机器人处于正常使用状态为参照,而并不是指示所指的位置或元件必须具有特定的方位。参见图1和图2,本发明具体实施方式提供一种平面关节型机器人,包括底座I、设于底座I的第一内转子关节装置Ⅱ、由第一内转子关节装置Ⅱ驱动的第一机械臂Ⅲ、连接于第一机械臂Ⅲ的机械手Ⅵ。进一步的,平面关节型机器人还包括设于第一机械臂Ⅲ和机械手Ⅵ之间的第二机械臂Ⅴ、及驱动第二机械臂Ⅴ转动的第二内转子关节装置Ⅳ,本优选实施例中,第二内转子关节装置Ⅳ与第一内转子关节装置Ⅱ相同。当然,第二内转子关节装置Ⅳ也可以设置成与第一内转子关节装置Ⅱ不相同。下面仅对第一内转子关节装置Ⅱ进行详细介绍,不再对第二内转子关节装置Ⅳ进行具体展开。第一内转子关节装置Ⅱ为磁齿轮复合电机。第一内转子关节装置Ⅱ包括与第一机械臂Ⅲ相固定连接并沿纵轴线延伸的转轴13、位于转轴13外周的磁齿轮模块、及位于磁齿轮模块外周的电机模块。对总体结构的安装进行说明。第一内转子关节装置Ⅱ、第二内转子关节装置Ⅳ及机械手Ⅵ装配完成后,进行总装。第一内转子关节装置Ⅱ通过螺栓连接在底座I上;第一机械臂Ⅲ通过螺栓连接在第一内转子关节装置Ⅱ的转轴13上;第二内转子关节装置Ⅳ通过螺栓连接在第一机械臂Ⅲ上;第二机械臂Ⅴ通过螺栓连接在第二内转子关节装置Ⅳ的转轴上,第二机械臂Ⅴ与第二内转子关节装置Ⅳ的转轴共同转动;机械手Ⅵ通过螺栓固定在第二机械臂Ⅴ上。进一步参见图3至图4,磁齿轮模块包括位于转轴13的外周的低速转子组件、位于低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环。电机模块包括位于高速转子组件外周并在周向上与高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯2、缠绕于定子铁芯2上的线圈。第一内转子装置还包括包覆于定子铁芯2的外周并与定子铁芯2相固定连接的机壳34。调磁环包括调磁块骨架7,在周向上均匀地设置于调磁块骨架7上的复数个调磁块30,调磁块30采用导磁材料,调磁块骨架7采用非导磁材料。低速转子组件包括相对于转轴13固定不动的低速转子轭26、固定设于低速转子轭26的外周部上的低速转子磁钢N极28和低速转子磁钢S极29,低速转子磁钢N极28和低速转子磁钢S极29在周向上交替排列,高速转子组件包括高速转子轭5、设于高速转子轭5的内圈上的高速转子磁钢N极31和高速转子磁钢S极32,电机模块还包括设于高速转子轭5的外圈上的电机磁钢N极3和电机磁钢S极4,高速转子磁钢N极31和高速转子磁钢S极32在周向上交替排列,电机磁钢N极3和电机磁钢S极4在周向上交替排列。通常,低速转子的磁极多于高速转子的磁极。本优选实施例中,磁齿轮模块部分含有高速转子组件、调磁块30、低速转子组件三部分,由于低速转子的磁极多,高速转子的磁极少,通过电磁力的作用则可以起到增大转矩的目的,同时基于磁场调制式磁齿轮的原理,使用调磁块30可增加永磁体利用率、推力密度、精度、稳定性,且磁齿轮内置过载保护,因工作时无摩擦而具有高可靠性,无需润滑。电机磁钢与磁齿轮高速转子磁钢粘贴在高速转子轭5两侧,电机磁钢与磁齿轮高速转子磁钢同步运动,实现电机模块与磁齿轮模块的机械复合,此时即使电机输出扭矩很小,也可通过磁齿轮模块的转化获得大扭矩来满足机器人运动要求,这大大减少了电机体积,减少了使用成本。因此,本优选实施例具有低成本、结构紧凑、永磁体利用率高、高速度、高传动精度、高动态响应等特点,低速转子轭26套入转轴13上,转轴13与低速转子轭26的孔设有凸起,通过凸起使二者周向配合,将第一轴用弹簧挡圈9、第二轴用弹簧挡圈10分别卡入转轴13的两凹槽,使低速转子轭26与转轴13轴向配合,从而二者一起转动。低速转子磁钢N极28与低速转子磁钢S极29均设置为若干个。且若干低速转子磁钢N极28与若干低速转子磁钢S极29通过结构胶粘贴于低速转子轭26上,低速转子磁钢N极28与低速转子磁钢S极29在周向上均匀分布。另外,高速转子磁钢N极31和高速转子磁钢S极32、调磁块30、低速转子磁钢N极28和低速转子磁钢S极29在垂直于纵轴线的方向上相互之间具有一定间隙。第一内转子关节装置Ⅱ还包括在纵轴线的延伸方向上设置于机壳34相对两端的下端盖1和上端盖15,下端盖1和上端盖15均与机壳34固定连接,下端盖1和上端盖15定义了收容腔,低速转子组件、高速转子组件、调磁环和定子铁芯2均被收容于收容腔内。下端盖1与转轴13之间设有下轴承6,上端盖15与转轴13之间设有上轴承25。具体的,下轴承6套入转轴13,下轴承6与转轴13通过过度配合固连在一起,同时第一卡簧12卡入转轴13的相应凹槽内,对下轴承6进行轴向固定,下端盖1套入下轴承6的外圈,同样通过过度配合连接,轴承27再通过过度配合套入下端盖1外圈。若干调磁块30均匀地插入调磁块骨架7内,调磁块盖板8通过螺栓与调磁块30、调磁块骨架7连接,且调磁块骨架7同样通过过度配合套入下端盖1。同样,若干高速转子磁钢N极31、高速转子磁钢S极32也通过结构胶粘贴在高速转子轭5内圈,若干电机磁钢N极3、电机磁钢S极4通过结构胶粘贴在高速转子轭5外圈,且在周向上均设置成均匀分布,形成高速动子,高速动子的高速转子轭5通过过度配合套入轴承27。下端盖1上设有线圈护套33,机壳34的外侧面还固定连接有引线盖22。第一内转子关节装置Ⅱ还包括固定连接于转轴13上的光栅片21、及固定连接于上端盖15的编码器18,编码器18与光栅片21相面对,光栅片21位于转轴13的整个外周,且光栅片21与转轴13同轴心。进一步的,上端盖15上设有编码器支架16,编码器18通过螺栓固定连接于编码器支架16上。转轴13上固定套设有有光栅片座23,卡簧14卡入转轴13的对应凹槽内对光栅片座23进行轴向固定,光栅片21设于光栅片座23上,且光栅片座23上还设有光栅片胶套20,卡簧19卡入光栅片座23的凹槽将光栅片21和光栅片胶套20固定。第一内转子关节装置Ⅱ还包括固定设于上端盖15的编码器壳17,编码器壳17与机壳34位于上端盖15的两侧,编码器壳17与上端盖15定义了用于容纳光栅片21和编码器18的容纳空间。其中,编码器壳17通过螺栓固定在上端盖15上。装配时,先将低速转子组件装配于转轴13上,并装配调磁环和高速转子组件。再先将第二线圈护套33放在下端盖1上,定子铁芯2放入机壳34内圈,机壳34外表面有螺栓孔,通过拧紧外部的螺栓将定子铁芯2卡死在机壳34内,将卡有定子铁芯2的机壳34套进下端盖1上;再按前述装配过程将第一线圈护套24、轴承25、轴承11和上端盖15套入前述装配体;下端盖1、机壳34、上端盖15通过螺栓连接在一起,第一线圈护套24、机壳34、上端盖15均设有通孔,用于出线,引线盖22并通过螺栓连接于机壳34侧面;最后再安装编码器18部分和光栅片21部分。另外,值得注意的是,所有零部件应同心安装,确保稳定运转。进一步参见图5,对磁齿轮复合电机的运动原理进行说明,高速转子磁钢N极、S极与电机磁钢N极、S极分别贴在高速转子轭5的内外圈,形成电机与磁齿轮的机械复合。对于电机部分,当定子铁芯2上缠绕的线圈通入三相对称电流,由于三相定子在空间位置上相差120,所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场,电机磁钢N极、S极在旋转磁场中受到电磁力作用运动,从而带动高速转子轭5转动,定子铁芯2的槽数及电机磁钢N、S极对数可以根据需求选择。对于磁齿轮部分,高速转子磁钢N极、S极贴在高速转子轭5内圈,高速转子磁钢N极31、高速转子磁钢S极32交替排列,且磁钢将该圆周均分,共设置为N1对磁极;调磁块30与调磁块骨架7同样将对应圆周部分均分,调磁块30可用硅钢片等导磁能力强的材料,调磁块30共设置为N3块;低速转子磁钢N极28、低速转子磁钢S极29交替排列,且共设置为N2对磁极;高速转子磁钢N极31和高速转子磁钢S极32、调磁块30、低速转子磁钢N极28和低速转子磁钢S极29在纵轴线的方向上的两端均设置成相互平齐。也就是说,高速转子磁钢N极和S极、调磁块30、低速转子磁钢N极和S极上下表面均平齐,形成磁齿轮传动的耦合,高速转子磁钢、调磁块30、低速转子磁钢之间均设置较小间隙,调磁块30调整两个转子的磁钢产生的磁场,并在空间间隙中生成空间谐波,经过调整的磁场经调磁块30与另一侧的磁场相互作用,从而传递扭矩与速度,根据同心轴式磁齿轮传动原理,为使推力密度最高,应使:N3=N1+N2为使传递的扭矩最大,此时各部分转速关系为:因为调磁块固定不动,所以ω3=0,所以:即:可知高速转子与低速转子的转动方向相反。此时扭矩大小的关系为:且N1N2,因此外转子扭矩得到增大,但转速相对减小,在时间t内,内外转子转动的角度关系为:上式中各参数为:N1—高速转子磁钢对数;N3—调磁块对数;N2—低速转子磁钢对数;ω1—高速转子转速;ω3—调磁块转速;ω2—低速转子转速;T1—高速转子扭矩;T2—低速转子扭矩;θ1—高速转子t时间内转动角度;θ2—低速转子t时间内转动角度。参见图6,对机械手的机械结构进行说明。丝杠花键连接件42设于滑块43上,上中空电机38和下中空电机41同轴心设置,上中空电机38具有上中空转轴,上中空转轴上设有上编码器37和与丝杠35配接的法兰螺母36,其中通过紧定螺钉将上编码器36固定于上中空转轴上。另外丝杠35套入上中空转轴中,且丝杠35连接于丝杠花键连接件42的上端,丝杆的螺纹升角λ当量摩擦角Φv,以防止自锁,保证良好传动性。另外,花键45上套设有外筒47,保证外筒47可以顺滑带动花键45的转动。下中空电机41具有下中空转轴,下中空转轴上设有下编码器40。下编码器40通过紧定螺钉固定于下中空转轴上。下中空转轴中套设有花键45,花键45设于丝杠花键连接件42上。且直线导轨44与上中空转轴和下中空转轴平行。花键45最底端可以用法兰连接操作机构来完成夹取物体和插件等,操作机构为机械手Ⅵ的终端执行机构,可以为:夹爪,用于自动抓取、插件等;或为吸嘴,用于贴片、晶圆切割;或为焊接机,用于焊锡等。上中空电机38的中空转子转动带动法兰螺母38和上编码器37,从而法兰螺母38带动丝杆35上下移动,上编码器37反馈上中空电机38的位置信号,丝杆35通过丝杆花键连接件42带动花键45上下移动。下中空电机41的中空转轴带动外筒47和下编码器40,外筒47带动花键45转动,下编码器40反馈下中空电机41的位置信号。上中空电机38、下中空电机41、丝杆35和花键45在同一条轴上,丝杆35和花键45通过空心轴直接联接,避免了上中空电机38和下中空电机41同时工作时引起的震动,实现了直线运动和旋转运动的解耦,结构简单、使机构体积进一步缩小。参见图7,本优选实施例中平面关节型机器人的控制系统。其包括计算机49、控制器50、第一电机驱动器51、第二电机驱动器52、上中空电机驱动器53、下中空电机驱动器54、第一编码器55、第二编码器56、上编码器49、下编码器57,计算机49和控制器50通过以太网线连接,并且可以交互信息,通过计算机49对控制器50进行编程,控制器50将系统反馈的参数传送给计算机49显示出来,从而根据程序分别对第一电机驱动器51、第二电机驱动器52、上中空电机驱动器53及下中空电机驱动器54发出相应的脉冲信号。控制器50与第一电机驱动器51、第二电机驱动器52、上中空电机驱动器53和下中空电机驱动器54分别通过并行总线连接。控制器50将所计算出来的脉冲数分别传送到以上各自驱动器中,各自驱动器也将输出相应的信号分别驱动各自电机。第一编码器55、第二编码器56、上编码器57、下编码器58分别与第一电机驱动器51、第二电机驱动器52、上中空电机驱动器53和下中空电机驱动器54通过并行总线连接。第一编码器55、第二编码器56、上编码器57、下编码器58将各自电机所在的位置参数反馈给各自电机所对应的驱动器,从而判断电机是否运动到相应的位置,第一编码器55、第二编码器56接收的位置信号为磁齿轮复合电机低速转子的信号,不能直接进行反馈,如旋转角度信号θ2需乘以转化为高速转子的位置信号也即电机转子的位置信号,再进行反馈。其中,各自驱动器、电机、编码器构成了一个闭环控制回路,这样的回路可以保证电机的工作精度。从而,进一步提高了装配精度。对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施例。

权利要求:1.一种平面关节型机器人,所述平面关节型机器人包括底座、设于所述底座的第一内转子关节装置、由所述第一内转子关节装置驱动的第一机械臂、连接于所述第一机械臂的机械手,其特征在于:所述第一内转子关节装置包括与所述第一机械臂相固定连接并沿纵轴线延伸的转轴、位于所述转轴的外周的低速转子组件、位于所述低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环、位于所述高速转子组件外周并在周向上与所述高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯、及包覆于所述定子铁芯的外周并与所述定子铁芯相固定连接的机壳,所述定子铁芯上缠绕有线圈。2.根据权利要求1所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述调磁环包括调磁块骨架,在周向上均匀地设置于所述调磁块骨架上的复数个调磁块,所述调磁块采用导磁材料,所述调磁块骨架采用非导磁材料。3.根据权利要求2所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述低速转子组件包括相对于所述转轴固定不动的低速转子轭、固定设于所述低速转子轭的外周部上的低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极,所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述高速转子组件包括高速转子轭、设于所述高速转子轭的内圈上的高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极,所述高速转子轭的外圈上设有电机磁钢N极和电机磁钢S极,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列。4.根据权利要求3所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极设置为N1对,所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极设置为N2对,所述调磁块设置为N3块,且N3=N1+N2。5.根据权利要求4所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述高速转子轭的转速为ω1,所述低速转子轭的转速为ω2,则6.根据权利要求4所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述高速转子轭的扭矩为T1,所述低速转子轭的扭矩为T2,则7.根据权利要求3所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极、所述调磁块、所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在垂直于所述纵轴线的方向上相互之间具有一定间隙,且在周向上均设置成均匀分布。8.根据权利要求3所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极、所述调磁块、所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在所述纵轴线的方向上的两端均设置成相互平齐。9.根据权利要求1所述的平面关节型机器人,其特征在于:所述平面关节型机器人还包括设于所述第一机械臂和机械手之间的第二机械臂、及驱动所述第二机械臂转动的第二内转子关节装置,所述第二内转子关节装置与第一内转子关节装置相同。10.根据权利要求1所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述第一内转子关节装置还包括在所述纵轴线的延伸方向上设置于所述机壳相对两端的下端盖和上端盖,所述下端盖和上端盖均与所述机壳固定连接,所述下端盖和上端盖定义了收容腔,所述低速转子组件、高速转子组件、所述调磁环和所述定子铁芯均被收容于所述收容腔内。11.根据权利要求10所述的平面关节型机器人,其特征在于:所述下端盖与所述转轴之间设有下轴承,所述上端盖与所述转轴之间设有上轴承。12.根据权利要求10所述的平面关节型机器人,其特征在于:所述第一内转子关节装置还包括固定连接于所述转轴上的光栅片、及固定连接于所述上端盖的编码器,所述编码器与所述光栅片相面对,所述光栅片位于所述转轴的整个外周,且所述光栅片与所述转轴同轴心。13.根据权利要求12所述的平面关节型机器人,其特征在于,所述第一内转子关节装置还包括固定设于所述上端盖的编码器壳,所述编码器壳与所述机壳位于所述上端盖的两侧,所述编码器壳与所述上端盖定义了用于容纳所述光栅片和编码器的容纳空间。14.一种内转子关节装置,其特征在于,所述内转子关节装置包括沿纵轴线延伸的转轴、位于所述转轴的外周的低速转子组件、位于所述低速转子组件外周的高速转子组件、在周向上位于所述低速转子组件和高速转子组件之间的调磁环、位于所述高速转子组件外周并在周向上与所述高速转子组件之间具有一定间隙的定子铁芯、及包覆于所述定子铁芯的外周并与所述定子铁芯相固定连接的机壳,所述定子铁芯上缠绕有线圈。15.根据权利要求14所述的内转子关节装置,其特征在于,所述调磁环包括调磁块骨架,在周向上均匀地设置于所述调磁块骨架上的复数个调磁块,所述调磁块采用导磁材料,所述调磁块骨架采用非导磁材料。16.根据权利要求15所述的内转子关节装置,其特征在于,所述低速转子组件包括相对于所述转轴固定不动的低速转子轭、固定设于所述低速转子轭的外周部上的低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极,所述低速转子磁钢N极和低速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述高速转子组件包括高速转子轭、设于所述高速转子轭的内圈上的高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极,所述高速转子轭的外圈上设有电机磁钢N极和电机磁钢S极,所述高速转子磁钢N极和高速转子磁钢S极在周向上交替排列,所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列。

百度查询: 苏州大学 平面关节型机器人及内转子关节装置

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