專利名稱：基于傳感器的諧波驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及機(jī)電驅(qū)動，具體說是一種基于傳感器的諧波驅(qū)動裝置。
與其它減速器相比，諧波減速器以其重量小、結(jié)構(gòu)緊湊、幾乎無齒隙以及高傳動效率等優(yōu)點，特別適合工業(yè)機(jī)器人、自動化儀器設(shè)置、航空/航天等領(lǐng)域的需要。然而，諧波減速器也有諧波振動、周期性傳動誤差、輸出紋波、難以逆向驅(qū)動等弱點，這些不足可以導(dǎo)致其負(fù)載的跟蹤性能變差，特別是在高速運動和僅有電機(jī)側(cè)傳感器的情況下更是如此。歸納起來，諧波減速器的主要問題有以下三個方面1)存在傳動誤差。通常情況下，經(jīng)過大變比減速之后，該誤差本身并不明顯；但是它能夠?qū)е轮C波減速器輸出振動；振動的主導(dǎo)頻率是諧波減速器輸入軸轉(zhuǎn)動(伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動)角頻率的兩倍，即振動頻率依賴于諧波驅(qū)動單元的期望軌跡。如果該振動頻率進(jìn)入諧波驅(qū)動單元的諧振頻帶，將導(dǎo)致更加嚴(yán)重的諧波諧振。
2)傳動剛性差。諧波減速器的柔性部件降低整個諧波驅(qū)動單元的諧振頻帶。低頻率諧振是影響控制系統(tǒng)穩(wěn)定性的最主要因素，它制約著控制增益的提高，也就限制了對擾動力矩的抑制作用，最終導(dǎo)致系統(tǒng)的控制精度下降。同時要求嚴(yán)格限制諧波減速器的最大輸入轉(zhuǎn)速，以避免輸出振動進(jìn)入諧振頻帶。
3)逆向可驅(qū)動能力差。大減速比以及內(nèi)摩擦導(dǎo)致諧波驅(qū)動系統(tǒng)的逆向可驅(qū)動性很差，這將導(dǎo)致以下問題(a)難以對諧波驅(qū)動單元實施力控制；(b)難以構(gòu)造出手手-手示教系統(tǒng)；(c)對于易損壞部件及操作者構(gòu)成威脅，難以構(gòu)造出安全的人機(jī)合作系統(tǒng)。
為了克服上述不足，本實用新型的目的是提供一種抗干擾和逆向可驅(qū)動能力強(qiáng)，軌跡跟蹤精度高的基于傳感器的諧波驅(qū)動裝置。
本實用新型的技術(shù)方案是由電機(jī)、連軸結(jié)、諧波減速器組成，其中所述電機(jī)上裝有編碼器，安裝于機(jī)座上，其輸出軸通過連軸結(jié)與諧波減速器相耦合，還包括力矩傳感器、附加連桿及加速度傳感器，在諧波減速器與負(fù)載之間安裝一力矩傳感器，在諧波減速器的輸出端安裝一附加連桿，附加連桿上設(shè)有兩個測量驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動加速度用的加速度傳感器。
本實用新型具有如下優(yōu)點本實用新型同時實現(xiàn)了對諧波減速器輸出力矩和加速度的直接測量，測量信息反饋到伺服電機(jī)的控制電路，可以克服諧波減速器本身所固有的問題，如在自由運動狀態(tài)下的諧波振動及諧波諧振，內(nèi)摩擦力，對電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量的放大作用以及在與外環(huán)境/工件/操作者相接觸狀態(tài)下對接觸力的非敏感。具有抗不確定因素(如未知外負(fù)載)及擾動力強(qiáng)、軌跡跟蹤精度高，結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)工作場合及工作環(huán)境變化的特點。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型結(jié)構(gòu)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
如圖1所示，由電機(jī)3、連軸結(jié)4、諧波減速器5組成，其中所述電機(jī)3上裝有編碼器2，安裝于機(jī)座1上，其輸出軸通過連軸結(jié)4與諧波減速器5相耦合，其特征在于還包括力矩傳感器6、附加連桿7及加速度傳感器8，在諧波減速器5與負(fù)載之間安裝一力矩傳感器6，在諧波減速器5的輸出端安裝一附加連桿7，附加連桿7上設(shè)有兩個測量驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動加速度用的加速度傳感器8。
權(quán)利要求1．一種基于傳感器的諧波驅(qū)動裝置，由電機(jī)(3)、連軸結(jié)(4)、諧波減速器(5)組成，其中所述電機(jī)(3)上裝有編碼器(2)，安裝于機(jī)座(1)上，其輸出軸通過連軸結(jié)(4)與諧波減速器(5)相耦合，其特征在于還包括力矩傳感器(6)、附加連桿(7)及加速度傳感器(8)，在諧波減速器(5)與負(fù)載之間安裝一力矩傳感器(6)，在諧波減速器(5)的輸出端安裝一附加連桿(7)，附加連桿(7)上設(shè)有兩個測量驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動加速度用的加速度傳感器(8)。
專利摘要本實用新型涉及機(jī)電驅(qū)動,具體說是一種基于傳感器的諧波驅(qū)動裝置。由電機(jī)、連軸結(jié)、諧波減速器組成,其中所述電機(jī)上裝有編碼器,安裝于機(jī)座上,其輸出軸通過連軸結(jié)與諧波減速器相耦合,還包括力矩傳感器、附加連桿及加速度傳感器,在諧波減速器與負(fù)載之間安裝一力矩傳感器,在諧波減速器的輸出端安裝一附加連桿,附加連桿上設(shè)有兩個測量驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)動加速度用的加速度傳感器。它抗干擾和逆向可驅(qū)動能力強(qiáng),軌跡跟蹤精度高,結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號G01D5/02GK2460968SQ0026551
公開日2001年11月21日 申請日期2000年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者韓建達(dá), 王越超, 談大龍 申請人:中國科學(xué)院沈陽自動化研究所