一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机械手控制技术领域，具体涉及一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置。
【背景技术】
[0002]制造业中，如何提高机械手的运动精度一直是一个重要的研究课题。对于传统低速低精度执行器的控制系统，人们往往将忽略其复杂的非线性动态特性。但对于高速高精度机械手的控制系统，这种近似的方法已经无法适用。为了解决高速高精度机械手的控制问题，一种普遍的做法是建立系统的动态模型并通过对模型参数的识别实现系统的动态误差补偿。但机械手的系统动态模型往往极其复杂，其模型参数识别困难，巨大的计算量使得实时的误差补偿难以实现，并且模型的参数随着机器人使用时间和情况也会不断的变化。为了增加机器人的系统带宽，国外的学者提出了宏微机器人结构，即在一个大的机械臂上安装一个小的机械臂。一般认为，宏/微机器人系统包括宏机器人和微机器人两个子系统，并且微机器人系统附着在宏机器人系统的末端，二者共同完成一定的操作任务。宏微机器人兼具微机器人的高精度和宏机器人的高速与大运动范围等优点。与单一驱动方式的机器人相比，宏微双重驱动的机器人具有低惯量、高精度、自由度冗余等特点。但是典型的宏微机器人在结构上大都采用直接在宏机器人的末端安装微机器人的形式。这种结构增加了机器人的关节数量使得整个系统的惯量增大。因此，为了尽量避免增加过多的惯量，微机器人大都做得小而精。其负载能力也必须做出相应的牺牲。整个系统的负载能力也因为微机器人的负载能力而受到限制。
【发明内容】
[0003]为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，能够在不增加机械手关节数量的条件下提供冗余自由度，具有降低宏/微机器人系统惯量、提高宏/微机器人的负载能力以及使宏/微机器人结构更加紧凑的优点。
[0004]为了达到上述目的，本发明采取了如下的技术方案:
[0005]—种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，包括柔轮I，柔轮I一侧的筒体内部安装有主波发生器3，该侧柔轮I外圈上套装有主刚轮2，主刚轮2的轮齿与柔轮I该侧轮齿相啮合，柔轮I与主刚轮2存在齿数差，主波发生器3驱动电机的电机座与主刚轮2固定于同一支架上;柔轮I另一侧的筒体内部安装有副波发生器5，该侧柔轮I外圈上套装有副刚轮4，副刚轮4的轮齿与柔轮I该侧轮齿相啮合，柔轮I轮齿与副刚轮4内齿存在齿数差，副波发生器5驱动电机的电机座与副刚轮4固定于另一支架上。
[0006]所述的主刚轮2、副刚轮4杯口相对地套装在柔轮I两侧的外圈上。
[0007]所述的主波发生器3和副波发生器5对称地安装在柔轮I两侧筒体内。
[0008]所述的主刚轮2、主波发生器3、副刚轮4以及副波发生器5为同轴安装。
[0009]本发明的有益效果为:
[0010]在宏/微机器人系统中，主波发生器3接收宏机器人系统的输入，副波发生器5接收微机器人系统的输入，来自两个系统的输入互不干涉，共同决定了副刚轮4相对与主刚轮2的运动状态，具有以下优点:
[0011]I与传统的直接串联形式相比，使用本发明在宏机器人中引入微机器人时引起的系统惯量增加量较小。
[0012]2与传统的直接串联形式相比，使用本发明在宏机器人中引入微机器人时不引起系统的负载能力下降。
[0013]3与传统的直接串联形式相比，使用本发明在宏机器人中引入微机器人构成的宏微机器人具有更加紧凑的结构。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面结合附图对本发明做详细描述。
[0016]如图1所示，一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，包括柔轮I，柔轮
I一侧的筒体内部安装有主波发生器3，该侧柔轮I外圈上套装有主刚轮2，主刚轮2的轮齿与柔轮I该侧轮齿相啮合，柔轮I与主刚轮2存在齿数差，主波发生器3驱动电机的电机座与主刚轮2固定于同一支架上;柔轮I另一侧的筒体内部安装有副波发生器5，该侧柔轮I外圈上套装有副刚轮4，副刚轮4的轮齿与柔轮I该侧轮齿相啮合，柔轮I轮齿与副刚轮4内齿存在齿数差，副波发生器5驱动电机的电机座与副刚轮4固定于另一支架上。
[0017]所述的主刚轮2、副刚轮4杯口相对地套装在柔轮I两侧的外圈上。
[0018]所述的主波发生器3和副波发生器5对称地安装在柔轮I两侧筒体内。
[0019]所述的主刚轮2、主波发生器3、副刚轮4以及副波发生器5为同轴安装。
[0020]本发明的工作原理为:
[0021]将主波发生器3驱动电机的电机座应与主刚轮2固定于同一支架(如:机械臂)上，副波发生器5驱动电机的电机座则应与副刚轮4固定于另一支架(如:机械臂)上。工作过程中，若固定主刚轮2并以副钢轮4作为输出件，欲使副刚轮4获得确定的运动状态，需要同时确定主波发生器3和副波发生器5的运动状态，因此系统具有两个输入自由度但只有一个输出自由度，即该结构具有冗余自由度。主波发生器3的凸轮使柔轮I相应一侧产生弹性变形，其轮齿与主刚轮2内齿相啮合，当主波发生器3转动时柔轮I在该侧产生周期性变形，由于柔轮I与主刚轮2存在齿数差，主波发生器3转动一周时柔轮I相对主刚轮2只转动相应齿数的角度，由此确定了柔轮I相对主刚轮2的转动速度。同理，由于柔轮I轮齿与副刚轮4内齿存在齿数差，当副波发生器5相对副刚轮4转动时一周时，副刚轮4相对柔轮I转动相应齿数的角度，由此确定了副刚轮4相对柔轮I的转动速度，进而确定了副刚轮4与主刚轮2的相对转动速度。可见，主波发生器3与副波发生器5的转速共同确定了副刚轮4与主刚轮2的相对运动关系。
【主权项】
1.一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，包括柔轮(I)，其特征在于:柔轮(I) 一侧的筒体内部安装有主波发生器(3)，该侧柔轮(I)外圈上套装有主刚轮(2)，主刚轮(2)的轮齿与柔轮(I)该侧轮齿相啮合，柔轮(I)与主刚轮(2)存在齿数差，主波发生器(3)驱动电机的电机座与主刚轮(2)固定于同一支架上;柔轮(I)另一侧的筒体内部安装有副波发生器(5)，该侧柔轮(I)外圈上套装有副刚轮(4)，副刚轮(4)的轮齿与柔轮(I)该侧轮齿相啮合，柔轮(I)轮齿与副刚轮(4)内齿存在齿数差，副波发生器(5)驱动电机的电机座与副刚轮(4)固定于另一支架上。2.根据权利要求1所述的一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，其特征在于:所述的主刚轮(2)、副刚轮(4)杯口相对地套装在柔轮(I)两侧的外圈上。3.根据权利要求1所述的一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，其特征在于:所述的主波发生器(3)和副波发生器(5)对称地安装在柔轮(I)两侧筒体内。4.根据权利要求1所述的一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，其特征在于:所述的主刚轮(2)、主波发生器(3)、副刚轮(4)以及副波发生器(5)为同轴安装。
【专利摘要】一种可用于机械臂误差补偿的双驱动谐波减速装置，包括柔轮，柔轮一侧的筒体内部安装有主波发生器，该侧柔轮外圈上套装有主刚轮，主刚轮的轮齿与柔轮该侧轮齿相啮合，柔轮与主刚轮存在齿数差，主波发生器驱动电机的电机座与主刚轮固定于同一支架上；柔轮另一侧的筒体内部安装有副波发生器，该侧柔轮外圈上套装有副刚轮，副刚轮的轮齿与柔轮该侧轮齿相啮合，柔轮轮齿与副刚轮内齿存在齿数差，副波发生器驱动电机的电机座与副刚轮固定于另一支架上，能够在不增加机械手关节数量的条件下提供冗余自由度，具有降低宏/微机器人系统惯量、提高宏/微机器人的负载能力以及使宏/微机器人结构更加紧凑的优点。
【IPC分类】B25J9/10
【公开号】CN105643616
【申请号】
【发明人】姜歌东, 谢成炫, 梅雪松, 陶涛, 邹创, 张弦
【申请人】西安交通大学
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2016年3月18日