CN110480622A - 平面关节型机器人及外转子关节装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种平面关节型机器人及外转子关节装置，包括底座、设于底座的第一外转子关节装置、由第一外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，所述第一外转子关节装置包括相对于所述底座固定不动且沿纵轴线延伸的固定轴、固定设于所述固定轴上的定子铁芯、缠绕于所述定子铁芯的电机线圈、位于所述电机线圈外周的内转子组件、位于所述内转子组件外周的外转子组件、及在周向上位于所述内转子组件和外转子组件之间的调磁环，所述第一机械臂与所述外转子组件相固定连接，所述内转子组件、调磁环和外转子组件相互之间在周向上均具有一定间隙。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。

Description

平面关节型机器人及外转子关节装置

技术领域

本发明涉及一种平面关节型机器人及外转子关节装置。

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外转子关节装置，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外转子关节装置、由所述第一外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：所述第一外转子关节装置包括相对于所述底座固定不动且沿纵轴线延伸的固定轴、固定设于所述固定轴上的定子铁芯、缠绕于所述定子铁芯的电机线圈、位于所述电机线圈外周的内转子组件、位于所述内转子组件外周的外转子组件、及在周向上位于所述内转子组件和外转子组件之间的调磁环，所述第一机械臂与所述外转子组件相固定连接，所述内转子组件、调磁环和外转子组件相互之间在周向上均具有一定间隙。

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，所述内转子组件包括可绕固定轴转动的内转子轭、固定设于所述内转子轭的内圈上的电机磁钢N极和电机磁钢S极、及固定设于所述内转子轭的外圈上的内转子磁钢N极和内转子磁钢S极，所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极在周向上交替排列，所述外转子组件包括外转子轭、设于所述外转子轭的内圈上的外转子磁钢N极和外转子磁钢S极，所述第一机械臂与所述外转子轭相固定连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极设置为N₁对，所述外转子磁钢N极和外转子磁钢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，所述内转子轭的转速为ω₁，所述外转子轭的转速为ω₂，则

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述内转子轭的扭矩为T₁，所述外转子轭的扭矩为T₂，则

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极、所述调磁块、所述外转子磁钢N极和外转子磁钢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外转子关节装置，所述第二外转子关节装置与第一外转子关节装置相同。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一外转子关节装置包括固定连接于所述外转子组件上的载物台，所述第一机械臂固定连接于所述载物台。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一外转子关节装置还包括套设于所述固定轴的第一轴承、盖设于所述第一轴承的上方并与第一轴承的内圈固定连接的轴承盖板，所述外转子组件与所述第一轴承的外圈相固定连接。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述第一外转子关节装置还包括固定连接于所述底座的磁栅读数头和固定连接于所述外转子组件的磁栅尺，所述磁栅读数头与所述磁栅尺相面对。

作为本发明一实施方式的进一步改进，所述外转子组件上设有转接板，所述磁栅尺固定连接于所述转接板，所述底座上设有凹槽，所述磁栅读数头被收容于所述凹槽内，且所述磁栅尺与所述磁栅读数头之间具有一定间隙。

为实现上述发明目的之一，本发明一实施方式还提供一种外转子关节装置，其中，所述外转子关节装置包括相对于所述底座固定不动且沿纵轴线延伸的固定轴、固定设于所述固定轴上的定子铁芯、缠绕于所述定子铁芯的电机线圈、位于所述电机线圈外周的内转子组件、位于所述内转子组件外周的外转子组件、及在周向上位于所述内转子组件和外转子组件之间的调磁环，所述内转子组件、调磁环和外转子组件相互之间在周向上均具有一定间隙。

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，所述内转子组件包括可绕固定轴转动的内转子轭、固定设于所述内转子轭的内圈上的电机磁钢N极和电机磁钢S极、及固定设于所述内转子轭的外圈上的内转子磁钢N极和内转子磁钢S极，所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极在周向上交替排列，所述外转子组件包括外转子轭、设于所述外转子轭的内圈上的外转子磁钢N极和外转子磁钢S极。

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内转子组件和外转子组件之间设有调磁环，调整内转子组件和外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，即使内转子组件输出较低的扭矩，通过转换后，外转子组件就能得到较高扭矩，因此可大大减小外转子关节装置的体积，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立体示意图；

图2是本发明实施例提供的平面关节型机器人的另一方向立体示意图；

图3是图1中第一外转子关节装置的立体分解示意图；

图4是图3中第一外转子关节装置的横向剖视图；

图5是图3中第一外转子关节装置的电机模块与磁齿轮模块的原理图；

图6是图1中机械手的示意图；

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。

如图1至图5所示，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的第一外转子关节装置Ⅱ、由第一外转子关节装置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转动的第二外转子关节装置Ⅳ，本优选实施例中，第二外转子关节装置Ⅳ与第一外转子关节装置Ⅱ相同。当然，第二外转子关节装置Ⅳ也可以设置成与第一外转子关节装置Ⅱ不相同。下面仅对第一外转子关节装置Ⅱ进行详细介绍，不再对第二外转子关节装置Ⅳ进行具体展开。

第一外转子关节装置Ⅱ为磁齿轮复合电机。第一外转子关节装置Ⅱ包括相对于底座Ⅰ固定不动且沿纵轴线延伸的固定轴6、位于固定轴6外周的电机模块、及位于电机模块外周的磁齿轮模块。电机模块包括固定设于固定轴6上的定子铁芯17和缠绕于定子铁芯17的电机线圈18，磁齿轮模块包括位于电机线圈18外周的内转子组件、位于内转子组件外周的外转子组件、及在周向上位于内转子组件和外转子组件之间的调磁环。第一机械臂Ⅲ与外转子组件相固定连接，内转子组件、调磁环和外转子组件相互之间在周向上均具有一定间隙。

对总体结构的安装进行说明。第一外转子关节装置Ⅱ、第二外转子关节装置Ⅳ及机械手Ⅵ装配完成后，进行总装。第一机械臂Ⅲ连接在第一外转子关节装置Ⅱ的外转子组件上；第二外转子关节装置Ⅳ连接在第一机械臂Ⅲ上，第一机械臂Ⅲ作为第二外转子关节装置Ⅳ的底座Ⅰ；第二机械臂Ⅴ通过螺栓连接在第二外转子关节装置Ⅳ的外转子组件上，第二机械臂Ⅴ与第二外转子关节装置Ⅳ的外转子组件共同转动；机械手Ⅵ通过螺栓固定在第二机械臂Ⅴ上。

调磁环包括调磁块骨架9，在周向上均匀地设置于调磁块骨架9上的复数个调磁块12，调磁块12采用导磁材料，调磁块骨架9采用非导磁材料。

内转子组件包括可绕固定轴6转动的内转子轭23、固定设于内转子轭23的内圈上的电机磁钢N极19和电机磁钢S极20、及固定设于内转子轭23的外圈上的内转子磁钢N极21和内转子磁钢S极22，电机磁钢N极19和电机磁钢S极20在周向上交替排列，内转子磁钢N极21和内转子磁钢S极22在周向上交替排列，外转子组件包括外转子轭16、设于外转子轭16的内圈上的外转子磁钢N极10和外转子磁钢S极11，第一机械臂Ⅲ与外转子轭16相固定连接。

通常，外转子的磁极多于内转子的磁极。本优选实施例中，磁齿轮模块部分含有内转子组件、调磁块12、外转子组件三部分，由于内转子的磁极多，外转子的磁极少，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12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。电机磁钢与磁齿轮内转子磁钢粘贴在内转子轭23两侧，电机磁钢与磁齿轮内转子磁钢同步运动，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，这大大减少了电机模块体积，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。

定子铁芯17套入固定轴6，通过平键对定子铁芯17进行周向固定。轴承7套设于固定轴6，轴承7的内圈通过螺栓与固定轴6相连接，轴承7的外圈与内转子轭23相固定连接。

内转子磁钢N极21与内转子磁钢S极22均设置为若干个。且若干内转子磁钢N极21与若干内转子磁钢S极22通过结构胶粘贴于内转子轭23的外圈，内转子磁钢N极21与内转子磁钢S极22在周向上均匀分布。若干电机磁钢N极19、电机磁钢S极20通过结构胶粘贴在内转子轭23的内圈，且在周向上均设置成均匀分布，另外，内转子磁钢N极21和内转子磁钢S极22、调磁块12、外转子磁钢N极10和外转子磁钢S极11在垂直于纵轴线的方向上相互之间具有一定间隙。内转子轭23、电机磁钢N极19、电机磁钢S极20、内转子磁钢N极21、内转子磁钢S极22一起作为磁齿轮复合电机的内转子组件绕轴心转动。

若干调磁块12均匀地插入调磁块骨架9内，调磁块骨架9套入内转子组件并通过螺栓与固定轴6相连接。

同样，若干外转子磁钢N极10、外转子磁钢S极11也通过结构胶粘贴在外转子轭16的外圈，且在周向上均设置成均匀分布，形成外转子组件以绕纵轴线转动。第一外转子关节装置Ⅱ还包括套设于固定轴6的第一轴承15、盖设于第一轴承15的上方并与第一轴承15的内圈固定连接的轴承盖板14，外转子组件与第一轴承15的外圈相固定连接。具体的，外转子轭16与第一轴承15的外圈相固定连接。

第一外转子关节装置Ⅱ包括固定连接于外转子组件上的载物台13，第一机械臂Ⅲ固定连接于载物台13。第一外转子关节装置Ⅱ还包括固定连接于底座Ⅰ的磁栅读数头2和固定连接于外转子组件的磁栅尺4，磁栅读数头2与磁栅尺4相面对。底座Ⅰ上设有凹槽，磁栅读数头2被收容于凹槽内。

装配时，先将缠绕有电机线圈18的定子铁芯17安装于固定轴6，再将内转子组件套入定子铁芯17，使内转子轭23通过螺栓与轴承7的外圈相固定；调磁块12均匀地插入调磁块骨架9内，调磁块骨架9套入内转子并通过螺栓与固定轴6连接；上述装配完成后，将轴套8套进固定轴6，轴套8上下两侧均设有波形垫圈(图中未标出)，防止定子铁芯1717轴向窜动；接下来装配外转子组件，将外转子轭16通过螺栓与轴承15的外圈连接，轴承15的内圈与轴承盖板14通过螺栓相连，前述装配完成后将外转子组件套入调磁块骨架9，将轴承盖板14与固定轴6通过螺栓连接在一起，使磁齿轮复合电机的各部分结合形成整体。上述装配完成后，外转子组件上设有转接板5，具体的，转接板5设于外转子轭16，转接板5通过螺栓连接在外转子轭16下侧，将磁栅尺4通过螺栓与转接板5连接在一起，底座法兰3透过转接板5、磁栅尺4的内圈与固定轴6通过螺栓连接；磁栅读数头2安装在底座Ⅰ的凹槽内并与底座Ⅰ通过螺栓连接，上述装配完成后使底座Ⅰ与底座法兰3通过螺栓连接在一起，确保磁栅尺4与磁栅读数头2之间存在合适间隙，保证该磁栅尺4和磁栅读数头2的读数稳定；上述装配完成后将载物台13安装在外转子轭16上侧，并通过螺栓连接；整个安装过程中各部分同心安装，保证磁齿轮复合电机的稳定运行。

各部分装配完成后，进行总装，第一机械臂Ⅲ通过螺栓连接在第一外转子关节装置Ⅱ的载物台13上，第二机械臂Ⅴ通过螺栓连接在第二外转子关节装置Ⅳ的载物台46上，机械手Ⅵ外壳51通过螺栓连接在第二机械臂Ⅴ上，实现总体的装配。

对磁齿轮复合电机的运动原理进行说明，电机磁钢N极19/S极、内转子磁钢N极21/S极22分别贴在内转子轭23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17上缠绕的电机线圈18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19、S极20在旋转磁场中受到电磁力作用运动，从而带动内转子轭23转动。对于磁齿轮部分，内转子磁钢N极21、S极22贴在内转子轭23的外圈，内转子磁钢N极21、内转子磁钢S极22交替排列，且磁钢将该圆周均分，共设置为N₁对磁极；调磁块12与调磁块骨架9同样将对应圆周部分均分，调磁块12可用硅钢片等导磁能力强的材料，调磁块12共设置为N₃块；外转子磁钢N极10、外转子磁钢S极11交替排列，且共设置为N₂对磁极；内转子磁钢N极21和内转子磁钢S极22、调磁块12、外转子磁钢N极10和外转子磁钢S极11在纵轴线的方向上的两端均设置成相互平齐。也就是说，内转子磁钢N极21和S极22、调磁块12、外转子磁钢N极10和S极11上下表面均平齐，形成磁齿轮传动的耦合，内转子磁钢、调磁块12、外转子磁钢之间均设置较小间隙。本文中，内转子磁钢包括内转子磁钢N极21和内转子磁钢S极22，外转子磁钢包括外转子磁钢N极10和外转子磁钢S极11，电机磁钢包括电机磁钢N极19和电机磁钢S极20。调磁块12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12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N₁<N₂，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—内转子磁钢对数；

N₃—调磁块对数；

N₂—外转子磁钢对数；

ω₁—内转子转速；

ω₃—调磁块转速；

ω₂—外转子转速；

T₁—内转子扭矩；

T₂—外转子扭矩；

θ₁—内转子t时间内转动角度；

θ₂—外转子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54设于滑块55上，上中空电机50和下中空电机53同轴心设置，上中空电机50具有上中空转轴，上中空转轴上设有上编码器49和与丝杠47配接的法兰螺母48，其中通过紧定螺钉将上编码器49固定于上中空转轴上。另外丝杠47套入上中空转轴中，且丝杠47连接于丝杠花键连接件54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57上套设有外筒59，保证外筒59可以顺滑带动花键57的转动。下中空电机53具有下中空转轴，下中空转轴上设有下编码器52。下编码器52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57，花键57设于丝杠花键连接件54上。且直线导轨56与上中空转轴和下中空转轴平行。花键57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50的中空转子转动带动法兰螺母48和上编码器49，从而法兰螺母48带动丝杆47上下移动，上编码器49反馈上中空电机50的位置信号，丝杆47通过丝杆花键连接件54带动花键57上下移动。下中空电机53的中空转轴带动外筒59和下编码器52，外筒59带动花键57转动，下编码器52反馈下中空电机53的位置信号。上中空电机50、下中空电机53、丝杆47和花键57在同一条轴上，丝杆47和花键57通过空心轴直接联接，避免了上中空电机50和下中空电机53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，对控制部分的流程进行说明。其包括计算机60、控制器61、第一电机驱动器62、第二电机驱动器63、上中空电机驱动器64、下中空电机驱动器65、第一编码器66、第二编码器67、上编码器68、下编码器69，计算机60和控制器61通过以太网线连接，并且可以交互信息，通过计算机60对控制器61进行编程，控制器61将系统反馈的参数传送给计算机60显示出来，从而根据程序分别对第一电机驱动器62、第二电机驱动器63、上中空电机驱动器64及下中空电机驱动器65发出相应的脉冲信号。控制器61与第一电机驱动器62、第二电机驱动器63、上中空电机驱动器64和下中空电机驱动器65分别通过并行总线连接。控制器61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66、第二编码器67、上编码器68、下编码器69分别与第一电机驱动器62、第二电机驱动器63、上中空电机驱动器64和下中空电机驱动器65通过并行总线连接。第一编码器66、第二编码器67、上编码器68、下编码器69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，需要注意第一编码器66、第二编码器67采用绝对值式编码器，无需使用光电开关即可控制转子回到原点，且其接收的位置信号为磁齿轮外转子的信号，不能直接进行反馈，如旋转角度信号θ₂需乘以转化为内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。

Claims (15)

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外转子关节装置、由所述第一外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：所述第一外转子关节装置包括相对于所述底座固定不动且沿纵轴线延伸的固定轴、固定设于所述固定轴上的定子铁芯、缠绕于所述定子铁芯的电机线圈、位于所述电机线圈外周的内转子组件、位于所述内转子组件外周的外转子组件、及在周向上位于所述内转子组件和外转子组件之间的调磁环，所述第一机械臂与所述外转子组件相固定连接，所述内转子组件、调磁环和外转子组件相互之间在周向上均具有一定间隙。

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，所述内转子组件包括可绕固定轴转动的内转子轭、固定设于所述内转子轭的内圈上的电机磁钢N极和电机磁钢S极、及固定设于所述内转子轭的外圈上的内转子磁钢N极和内转子磁钢S极，所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极在周向上交替排列，所述外转子组件包括外转子轭、设于所述外转子轭的内圈上的外转子磁钢N极和外转子磁钢S极，所述第一机械臂与所述外转子轭相固定连接。

4.根据权利要求3所述的平面关节型机器人，其特征在于，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极设置为N₁对，所述外转子磁钢N极和外转子磁钢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，所述内转子轭的转速为ω₁，所述外转子轭的转速为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，所述内转子轭的扭矩为T₁，所述外转子轭的扭矩为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，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极、所述调磁块、所述外转子磁钢N极和外转子磁钢S极在所述纵轴线的方向上的两端均设置成相互平齐。

8.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外转子关节装置，所述第二外转子关节装置与第一外转子关节装置相同。

9.根据权利要求1所述的平面关节型机器人，其特征在于，所述第一外转子关节装置包括固定连接于所述外转子组件上的载物台，所述第一机械臂固定连接于所述载物台。

10.根据权利要求9所述的平面关节型机器人，其特征在于，所述第一外转子关节装置还包括套设于所述固定轴的第一轴承、盖设于所述第一轴承的上方并与第一轴承的内圈固定连接的轴承盖板，所述外转子组件与所述第一轴承的外圈相固定连接。

11.根据权利要求1所述的平面关节型机器人，其特征在于：所述第一外转子关节装置还包括固定连接于所述底座的磁栅读数头和固定连接于所述外转子组件的磁栅尺，所述磁栅读数头与所述磁栅尺相面对。

12.根据权利要求11所述的平面关节型机器人，其特征在于：所述外转子组件上设有转接板，所述磁栅尺固定连接于所述转接板，所述底座上设有凹槽，所述磁栅读数头被收容于所述凹槽内，且所述磁栅尺与所述磁栅读数头之间具有一定间隙。

13.一种外转子关节装置，其特征在于，所述外转子关节装置包括相对于所述底座固定不动且沿纵轴线延伸的固定轴、固定设于所述固定轴上的定子铁芯、缠绕于所述定子铁芯的电机线圈、位于所述电机线圈外周的内转子组件、位于所述内转子组件外周的外转子组件、及在周向上位于所述内转子组件和外转子组件之间的调磁环，所述内转子组件、调磁环和外转子组件相互之间在周向上均具有一定间隙。

14.根据权利要求13所述的外转子关节装置，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。

15.根据权利要求13所述的外转子关节装置，其特征在于，所述内转子组件包括可绕固定轴转动的内转子轭、固定设于所述内转子轭的内圈上的电机磁钢N极和电机磁钢S极、及固定设于所述内转子轭的外圈上的内转子磁钢N极和内转子磁钢S极，所述电机磁钢N极和电机磁钢S极在周向上交替排列，所述内转子磁钢N极和内转子磁钢S极在周向上交替排列，所述外转子组件包括外转子轭、设于所述外转子轭的内圈上的外转子磁钢N极和外转子磁钢S极。