一种驱动控制装置以及机械臂的制作方法

本实用新型涉及机器人控制装置技术领域，特别涉及一种驱动控制装置以及机械臂。

背景技术：

随着科学技术的快速发展，机器人技术已经在工业和生活中发挥着越来越重要的作用，人们也越来越重视和关注机器人的技术发展。

机械臂属于一类机器人，在现代工业生产领域或者其它日常工作、生活中应用的越来越普及。在相应的驱动控制装置的控制下，机械臂可用于将某一物品按照要求从一个位置移动到另一个指定的位置，从而能完成某一工业生产的作业要求。机械臂的使用不仅能够减少劳动力，还能够有效的提高工作效率，最终能降低企业的生产成本，非常适合应用于工业生产中。如今，机械臂已经基本可以替代人工完成固定的程序化动作。

在现有的驱动控制装置中，通常采用单个编码器作为反馈装置并将该编码器与电机的转子连接，用于检测电机转子的角位移。然而，在长期的使用中发现，采用单个编码器的驱动控制装置存在定位精度较低的缺陷，究其原因在于：单个编码器仅用于检测和反馈电机的转子的角位移，而不对减速器输出端的角位移进行检测和反馈，实际上，减速器经长期的使用会积累误差，导致减速比发生一定程度的变化，此时减速器的输出端的角位移会产生一定的误差，而该误差会影响到驱动控制装置的定位精度，并且，随着使用时间的增加，减速器的积累误差会越来越大而造成定位精度越来越低。由此可见，非常有必要研究出新的驱动控制装置，以解决现有技术中存在的缺陷。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种驱动控制装置的新技术方案。

根据本实用新型的第一个方面，提供了一种驱动控制装置，包括：

电机；

减速器，所述减速器的输入端与所述电机的转子连接；

第一编码器，所述第一编码器与所述转子连接；

第二编码器，所述第二编码器与所述减速器的输出端连接；以及，

驱动器，所述驱动器的驱动信号输出端与所述电机连接，所述第一编码器的信号输出端与所述驱动器的第一信号输入端连接，所述第二编码器的信号输出端与所述驱动器的第二信号输入端连接。

可选地，所述第一编码器与所述减速器分设在所述电机的两端。

可选地，所述第一编码器包括第一编码器码盘以及与所述第一编码器码盘相适配的第一编码器读数头；所述第一编码器码盘与所述电机的转子固定连接，所述第一编码器读数头相对所述电机的外壳固定。

可选地，所述第一编码器读数头包括处理器，所述处理器与驱动器电连接在同一电路板上形成一体化结构。

可选地，所述减速器为谐波减速器。

可选地，所述第二编码器包括第二编码器码盘以及与所述第二编码器码盘相适配的第二编码器读数头，所述第二编码器码盘与所述减速器的输出端固定连接，所述第二编码器读数头相对所述减速器的外壳固定。

可选地，所述第二编码器码盘与所述减速器的输出端之间通过法兰固定连接。

可选地，上述驱动控制装置，还包括壳体，所述电机、减速器、驱动器、第一编码器和第二编码器均设置于所述壳体内，且所述减速器的输出端通过所述壳体向外伸出。

可选地，所述壳体的外壁上设置有固定部，所述固定部上设置有一个或者多个螺孔。

根据本实用新型的第二个方面，提供了一种机械臂，所述机器臂包括至少一个关节，所述机械臂还包括至少一个上述任一项所述的驱动控制装置，且所述关节与所述驱动控制装置一一对应配置。

本实用新型实施例提供的驱动控制装置，其内部采用双编码器设计，一个编码器与电机的转子连接，用于获取转子的角位移，另一个编码器与减速器的输出端连接，用于获取减速器的输出端的角位移，在减速器的减速比发生变化的情况下，可以通过补偿电机的转子的角位移从而实现对减速器输出端的角位移的校正，能有效降低减速器的输出端的定位误差，使得整个驱动控制装置具有定位精度高的特点。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。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相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置的内部结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置的外部结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置内第一编码器与驱动器结合的立体图；

图4示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置内第一编码器与驱动器结合的剖视图。

附图标记说明。

1.驱动器，2.第一编码器读数头，3.第一编码器，4.第一编码器码盘，5.壳体，6.电机，7.转轴，8.减速器，9.法兰，10.第二编码器码盘，11.第二编码器读数头，12.第二编码器，13.轴承，14.固定部。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

本实用新型实施例提供的驱动控制装置具有定位精度高的特点，可将其用于对机械臂等设备的驱动控制。

图1示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置的内部结构示意图，

图2示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置的外部结构示意图，图3示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置内第一编码器与驱动器结合的立体图；图4示出了本实用新型实施例提供的驱动控制装置内第一编码器与驱动器结合的剖视图。现以图1至图4为例，对本实用新型实施例提供的驱动控制装置的结构特征、原理等进行描述。

本实用新型实施例提供的驱动控制装置，参照图1及图2所示，其结构具体为：包括电机6、减速器8、第一编码器3、第二编码器12以及驱动器1；其中，减速器8的输入端与电机6的转子连接，第一编码器3与电机6的转子连接，第二编码器12与减速器8的输出端连接，驱动器1的驱动信号输出端与电机6连接，第一编码器3的信号输出端与驱动器1的第一信号输入端连接，第二编码器12的信号输出端与驱动器1的第二信号输入端连接。

上述的驱动控制装置，减速器8的减速比预先存储在驱动器1中。驱动器1可以根据减速器8的减速比和电机6的转子的角位移，得到减速器8的输出端的预设目标角位移。

驱动器1接收电机6转动指令后，用于控制电机6产生转动，在电机6转动的过程中，驱动器1实时接收第一编码器3检测的电机6的转子的角位移和第二编码器12检测的减速器8的输出端的角位移，在理想状态下，电机6的转子每转动单位角度时，减速器8的输出端按照减速比转动对应的角度。然而，由于减速器8自身的累积误差的影响，使得减速器8的实际减速比与预存在驱动器1中的减速比是不同的，因此导致减速器8的输出端的角位移存在一定的误差。本实用新型实施例提供的驱动控制装置，在驱动器1控制电机6转动的过程中，驱动器1接收第一编码器3检测到的电机转子的角位移，第二编码器12检测到的减速器8的输出端的角位移，以及减速器8的实际减速比(根据减速器8的输出端的角位移和电机6的转子的角位移，得到减速器的实际减速比)，其中，第二编码器12检测到的减速器8的输出端的角位移和预设目标角位移之间差即为减速器8的输出端的角位移补偿量，根据减速器8的输出端的角位移补偿量以及减速器8的实际减速比，可以得到电机6的转子的角位移补偿量，驱动器1可以根据电机6的转子的角位移补偿量对电机6的转子进行相应的动作补偿，即可使减速器8的输出端的角位移达到预设目标角位移。

上述的驱动控制装置内采用了两个编码器，即第一编码器3和第二编码器12，与现有的采用单个编码器的驱动控制装置相比，双编码器的设计可以实现对电机6的转子的角位移进行调节补偿，从而能实现对减速器8的输出端的角位移进行校正，以使减速器8的输出端的角位移能够达到预设的目标角位移，能有效避免误差，从而使整个驱动控制装置具有定位精度高的特点。

进一步地，参照图1所示，本实用新型实施例提供的驱动控制装置，还包括壳体5，上述的电机6、减速器8、驱动器1、第一编码器3以及第二编码器12均设置于上述壳体5内，且减速器8的输出端通过壳体5向外伸出。其中，壳体5可以起到收纳和保护电机6、减速器8、驱动器1、第一编码器3以及第二编码器12的作用。

进一步地，壳体5可以采用铝合金材料制成，能使壳体5具有耐腐蚀和一定的机械强度；并且，铝合金材料质量比较轻，不会增加整个驱动控制装置的重量。

在一个例子中，壳体5采用6061铝合金材料制成。

其中，6061铝合金材料具有较高的机械强度、较高的韧性、良好的抗腐蚀性、加工后不易变形以及可焊接性等特点，非常适合作为壳体材料使用，能对壳体内设置的电机6、减速器8、驱动器1、第一编码器3以及第二编码器12起到良好的保护作用；并且，6061铝合金材料质轻，不会增加整个驱动控制装置的重量。

当然，壳体5也可以采用其它的材料加工而成，可以为金属材料也可以为非金属材料，本实用新型对此不作限制。

进一步地，参照图1及图2所示，在壳体5的外壁上可以设置固定部14。通过固定部14将多个驱动控制装置结合在一起，形成一个控制系统。

而为了方便多个驱动控制装置之间的连接，可以在固定部上设置有一个或者多个用于连接的螺孔，采用螺钉将多个驱动控制装置连接在一起。采用螺钉连接的方式，具有组装和拆卸灵活、方便、快捷的特点。

当然，也可以采用其它的固定方式，本实用新型对此不作限制。

此外，上述壳体5的外形可以设计为圆柱形、立方体形或者其它任意形状，只要能合理的容纳下电机6、减速器8、驱动器1、第一编码器3和第二编码器12等部件，以及方便多个驱动控制装置之间的连接即可，本实用新型对此不作限制。

进一步地，上述电机6可以采用有铁芯力矩电机。

有铁芯力矩电机具有力矩密度大的特点，但是存在齿槽效应引起力矩波动的情况，在实际应用中，比较容易引起控制误差，当用于控制机械臂时，会导致对机械臂的控制和定位不准确。

因此，进一步优选地，上述电机6采用无铁芯力矩电机。

该无铁芯力矩电机的结构与现有的有铁芯力矩电机相比，其内部没有设置铁芯，其具有的优点为：无齿槽效应(有铁芯的电机均采用齿槽结构，齿用来引导磁力线，降低磁阻，槽用来镶嵌绕组并与齿中的磁力线交链，齿与槽的不同导磁性使转子在不同位置有着数量不等的磁力线，在磁极对准定子齿的位置，铁磁相吸以至阻碍电子转子的转动，从而产生电机的齿槽效应)，在工作中运行速度非常平稳，基本不会产生速度波动，因此对机械臂定位精度有明显的提升效果。

进一步地，第一编码器3与减速器8可以分别设置在电机6的两端。

具体地，参照图1所示，第一编码器3，包括第一编码器码盘4以及与该第一编码器码盘4相适配的第一编码器读数头2；第一编码器码盘4与电机6的转子固定连接，第一编码器读数头2相对电机6的外壳固定。

优选地，参照图1、图3以及图4所示，上述的第一编码器读数头包括处理器，该处理器与驱动器电连接在同一电路板上形成一体化结构。

其中，处理器用于接收第一编码器读数头2反馈的电机6的转子的实时角位移，并将电机6的转子的实时角位移反馈至驱动器1。

其中，将第一编码器读数头2的处理器与驱动器1结合在一起形成一体化的结构，其优点在于：具有结构紧凑的特点，将其设置于壳体5内，可以在一定程度上节省在壳体5内的占用空间，从而可以在一定程度上缩小壳体5的体积，最终能使整个驱动控制装置具有体积较小的特点。

进一步地，上述的减速器8可以采用谐波减速器。

谐波减速器具有体积较小和重量较轻的特点，将其应用于本实用新型实施例提供的驱动控制装置中，可以减小装置的体积和重量；并且，谐波减速器还具有传动效率高、传动平稳以及无噪音等优点，可以提高驱动控制装置的运行稳定性和降低噪声。

上述谐波减速器的结构为，包括带有内齿圈的刚性齿轮，带有外齿圈的柔性齿轮，以及波发生器。

具体地，谐波减速器内的波发生器通过轴承13与电机6内的转子转轴7连接。谐波减速器可用于对电机6输出的转速和扭矩等进行一定的调节，以实现电机6输出低转速大扭矩的作用。

当然，也可以采用其它类型的减速器，本实用新型对此不作限制。

进一步地，参照图1所示，上述第二编码器13的结构为，包括第二编码器码盘10以及与第二编码器码盘10相适配的第二编码器读数头11，第二编码器码盘10与减速器8的输出端固定连接，第二编码器读数头11相对减速器8的外壳固定。

具体地，第二编码器码盘10通过法兰与减速器8的输出端连接。

第二编码器读数头11包括处理单元，该处理单元用于接收第二编码器读数头11反馈的减速器8的输出端的实时角位移，再将减速器8的输出端的实时角位移反馈至驱动器1。

在一个具体的例子中，本实用新型提供的驱动控制装置，参照图1以及图2所示，包括：壳体5，且该壳体5呈圆柱状；在壳体5的外壁上设置有固定部14，在固定部14上设置有一个或者多个螺孔；在壳体5内设置有电机6、减速器8、驱动器1、第一编码器3以及第二编码器12；其中，电机6的转子与减速器8的输入端连接；电机6的转子还与第一编码器3连接，第一编码器3用于检测电机转子的实时角位移；减速器8的输出端与第二编码器12连接，第二编码器用于检测减速器8的输出端的实时角位移；驱动器1分别与电机6、第一编码器3、第二编码器12电连接，驱动器1用于控制电机6转动；第一编码器3包括第一编码器码盘4和第一编码器读数头2，第一编码器码盘4与电机6的转子固定连接，第一编码器读数头2相对电机6的外壳固定，第一编码器读数头2还包括处理器，该处理器与驱动器1电连接在同一电路板上形成一体化结构；第二编码器12包括第二编码器码盘10和第二编码器读数头11，第二编码器码盘10通过法兰9与减速器8的输出端固定连接，第二编码器读数头11相对减速器8的外壳固定；减速器8采用谐波减速器。采用双编码器设计，一个编码器与电机的转子连接，用于获取电机转子的角位移，另一个编码器与减速器的输出端连接，用于获取减速器的输出端的角位移，在减速器的减速比发生变化的情况下，可以通过调节电机的转子的角位移从而实现对减速器输出端的角位移的校正，能有效降低减速器的输出端的定位误差，使得整个驱动控制装置具有定位精度高的特点。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种机械臂。

上述机器臂包括至少一个关节，该机械臂还包括至少一个上述的驱动控制装置，且关节与驱动控制装置一一对应配置。

当采用多个驱动控制装置时，可以通过驱动控制装置上的固定部将多个驱动控制装置组装在一起，以实现对机械臂相应关节的控制。

本实用新型实施例提供的机械臂，具有定位精度高的特点，在使用中能有效避免传接过程中出现失误的情况。当用于工业生产中时，能使生产过程具有连贯性、稳定性和高效性，能有效提高生产效率。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。