CN110739798B - 能够实现全闭环控制的行星减速电机及关节机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够实现全闭环控制的行星减速电机及使用该减速电机的关节机器人。本发明不仅装配精度高并且实现了高精度的全闭环控制。其主要结构包括行星减速机部分和电机部分；还包括全闭环控制装置；全闭环控制装置包括传动轴、光栅编码器；光栅编码器位于电机壳体外部且安装在电机壳体的尾端面上；转子与行星减速机中第一级行星减速机构的太阳轮采用过盈配合的方式固定连接；所述电机壳体前端与减速机壳体通过螺钉直接固定；且每级行星减速机构中：行星架中至少两个行星孔相对于行星轮在圆周方向分布的位置具有圆周方向偏移量，用于减少反向间隙。

Description

能够实现全闭环控制的行星减速电机及关节机器人

技术领域

本发明涉及一种齿轮传动机构，尤其涉及一种能够实现全闭环控制的行星减速电机及关节机器人。

背景技术

在行星齿轮传动方案中，由于加工误差和装配误差的存在，太阳轮与行星轮之间、行星轮与内齿轮之间存在着齿侧间隙，行星轮和行星轮轴之间存在着轴承游隙。齿侧间隙和轴承游隙导致了反向间隙的存在。

同时，进行减速机和驱动电机的连接结构存在较大的装配误差。

现有的行星减速电机一般都采用半闭环控制，只能检测输入端驱动电机的电机轴的旋转位置，减速机的传递精度和扭转变形、反向间隙等因素无法有效检测和补偿。

从而在一些控制要求精度高的场合采用半闭环控制方式对行星减速电机进行控制无法满足正常使用要求。

发明内容

为了克服背景技术中的问题，本发明提供了一种能够实现全闭环控制的行星减速电机，其通过过盈配合将电机部分和减速机部分进行连接，同时提出了行星架中行星孔的偏移量设计，并采用全闭环控制的方式，在提高了行星减速电机装配精度的同时也提高了其控制精度。

另外，本发明还提供了使用该行星减速电机的关节机器人。

本发明的具体技术方案是：

本发明给出了一种能够实现全闭环控制的行星减速电机，包括行星减速机部分和电机部分，电机部分包括电机壳体、以及设置在电机壳体内的定子、转子；所述行星减速机部分包括内齿轮壳体、设置在内齿轮壳体内的S级行星减速机构以及套装在内齿轮壳体外部的旋转基体，所述S≥1；

其特征在于：还包括全闭环控制装置；所述全闭环控制装置包括传动轴、光栅编码器；光栅编码器位于电机壳体外部且安装在电机壳体的尾端面上；

传动轴的一端与S级行星减速机构的输出端固定连接，另一端依次穿过S级行星减速机构中每级太阳轮、所述转子以及电机壳体后与光栅编码器的旋转部分连接；

所述转子与行星减速机中第一级行星减速机构的太阳轮采用过盈配合的方式固定连接；所述电机壳体前端与减速机壳体通过螺钉直接固定；

每级行星减速机构中：行星架中至少两个行星孔相对于行星轮在圆周方向分布的位置具有圆周方向偏移量，由于偏移量的存在，从而就会产生一定的内力，从而用于减少或消除反向间隙。

进一步地，优选的布置方式是行星轮组中行星轮沿圆周方向均匀分布，行星架中至少有两个行星孔相对于行星轮在圆周方向均匀分布的位置具有圆周方向的偏移量。

进一步地，偏移量在行星架具有各种不同数量行星孔时，相邻行星轮圆周方向的夹角组合情况如下：

设，行星孔的数量为N，N≥2，定义单位偏移量为Δφ；

当N为偶数时，相邻的两个行星轮圆周方向之间的夹角组合为：N/2个{(360/N)+Δφ，(360/N)-Δφ}；

当N为奇数时，且N＝2M+1，M≥1时，一个行星架上相邻的两个行星轮圆周方向之间的夹角组合有四种情况：

A：M+1个(360/N)+Δφ，M-1个(360/N)-Δφ，1个(360/N)-2Δφ；

B：M+1个(360/N)-Δφ，M-1个(360/N)+Δφ，1个(360/N)+2Δφ；

C：M个(360/N)+Δφ，M+1个(360/N)-(M/M+1)Δφ；

D：M个(360/N)-Δφ，M+1个(360/N)+(M/M+1)Δφ。

进一步地，上述Δφ是由齿轮侧隙引起的圆周角位移量、轴承游隙引起的圆周角位移量以及由接触齿面之间的预紧力引起的圆周角位移量三部分构成；

其具体计算公式是：Δφ＝Δφ₁+Δφ₂+Δφ₃

其中，Δφ₁为由齿轮侧隙引起的圆周角位移量；

Δφ₂为由轴承游隙引起的圆周角位移量；

Δφ₃为由接触齿面之间的预紧力引起的圆周角位移量。

进一步地，所述Δφ₁的具体计算公式是：

式中，r_分布为行星孔分布圆半径，W_st为太阳轮无侧隙理论公法线，W_sr为太阳轮实测公法线，α_s为太阳轮分度圆压力角；W_pt为行星轮无侧隙理论公法线，W_pr为行星轮实测公法线，α_p为行星轮分度圆压力角；W_it为内齿轮壳体的内齿轮无侧隙理论公法线，W_ir为内齿轮壳体的内齿轮实测公法线，α_i为内齿轮壳体的内齿轮分度圆压力角。

进一步地，所述Δφ₂的具体计算公式是：

其中e_游隙为轴承游隙；所述轴承在行星轮和行星轮轴之间设置。

进一步地，Δφ₃的具体计算公式是：

式中，T为额定转矩，η为根据可能的磨损情况和制造误差取的系数值，取值范围在0.1-0.2之间，k为行星减速机构的刚度。

进一步地，为了减少行星减速电机的轴向尺寸，同时有效提高弯曲刚度，所述S级行星减速机构的第一级行星减速机构中太阳轮作为输入端，第S级行星减速机构中的行星架作为输出端；

第S级行星减速机构中的行星架的外环面与内齿轮壳体的内环面之间形成第一层轴承滚道；

内齿轮壳体的外环面与旋转基体的内环面之间形成第二层轴承滚道；

第一层轴承滚道内沿圆周方向均匀卡装有多个钢球；第二层轴承滚道内沿圆周方向均匀卡装有多个钢球。

进一步地，在使用过程中，第S级行星减速机构的行星架和旋转基体均与下级结构相连，需要做旋转运动，而内齿轮壳体固定不动，因此，第一层轴承滚道和第二层轴承滚道的形状均与角接触球轴承的轴承滚道相同，避免了第S级行星减速机构的行星架和内齿轮壳体之间、内齿轮壳体与旋转基体之间出现的轴向窜动的问题。

进一步地，为了减少行星减速机的轴向尺寸，同时为了确保了各级行星减速机构之间轴向定位的可靠性，每一级的行星减速结构中，均采用以下设计：太阳轮的齿部沿其轴线方向分为高齿部以及低齿部，高齿部以及低齿部形成一个台阶齿；

其中，高齿部与同级行星减速机构中行星轮组的每一个行星轮相互啮合，低齿部与上一级行星减速机构中的行星架相啮合，且台阶齿对上一级行星减速机构进行轴向定位。

另外，本发明还提出了一种关节机器人，包括至少两个关节肢体，两个关节肢体之间设置有如以上描述的行星减速电机。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用太阳轮与电机转子直接过盈配合固定连接方式，消除了行星减速机构中的装配误差，通过行星架中的行星孔偏移量设计，消除了反向间隙，同时通过一根传动轴将减速机输出的旋转运动传递给光栅编码器，从而实现了行星减速电机的全闭环控制，大大提升了行星减速电机的精度。

2、本发明采用电机中转子与行星减速机中第一级行星减速机构的太阳轮过盈配合，且电机壳体与减速机壳体采用螺钉直接把合安装的方式，不仅进一步的避免了采用键连接或花键连接或其他连接方式的情况下出现的装配间隙导致的传动误差的问题，而且减小了设备的体积。

3、本发明采用在第S级行星减速机构中的行星架的外环面与内齿轮壳体的内环面之间形成第一层轴承滚道、内齿轮壳体的外环面与旋转基体的内环面之间形成第二层轴承滚道以及分别在第一层轴承滚道和第二层轴承滚道内沿圆周方向均匀卡装的多个钢球；第二层轴承滚道内沿圆周方向均匀卡装有多个钢球，使得行星减速电机的轴向尺寸大大减少，并且该双层轴承滚道和钢球的特殊设计，增加了径向尺寸较大，有效提高了行星减速电机的弯曲刚度。

4、本发明在使用时第S级行星减速机构的行星架和旋转基体均与下级结构相连，需要做旋转运动，而内齿轮壳体固定不动，因此，将第一层轴承滚道和第二层轴承滚道的形状设置的与角接触球轴承的轴承滚道相同，避免了第S级行星减速机构的行星架和内齿轮壳体之间、内齿轮壳体与旋转基体之间出现的轴向窜动的问题。

5、本发明在每一级太阳轮上设置由高齿部和低齿部组成的台阶齿，不仅减少行星减速机的轴向尺寸，同时确保了各级行星减速机构之间轴向定位的可靠性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明中行星减速机构的结构示意图。

图3为图2的A处局部放大示意图。

附图标记如下：

1-定子、2-转子、3-高速级太阳轮、4-高速级行星轮组、5-高速级销轴、6-高速级行星架、7-中速级太阳轮、8-中速级行星轮组、9-中速级销轴、10-中速级行星架、11-低速级太阳轮、12-低速级行星轮组、13-低速级销轴、14-低速级行星架、15-内齿轮壳体、16-电机壳体、17-高齿部、18-低齿部、19-传动轴、20-光栅编码器、21-第一层轴承滚道、22-第二层轴承滚道、23-钢球、2.1-行星轮(A)、2.2-行星轮(B)、2.3-行星轮(C)、2.4-行星轮(D)。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的说明：

实施例中的行星减速电机，消除了行星减速机的反向间隙，设计了能够提升行星减速电机精度的全闭环控制装置，同时该行星减速电机在轴向尺寸上也较之现有行星减速电机有所缩短。

将上述高精度行星减速电机应用在关节机器人时，能够满足关节机器人的使用要求。

实施例中行星减速电机的基本结构

如图1所示，行星减速电机的接触结构包括行星减速机部分和电机部分，电机部分包括电机壳体16、以及设置在电机壳体16内的定子1、转子2；行星减速机部分包括内齿轮壳体15、设置在内齿轮壳体16内的S级行星减速机构，本实施例中S＝3；

其中，高速级太阳轮3、高速级行星轮组4、高速级销轴5以及高速级行星架6组成的第一级行星减速机构；

中速级太阳轮7、中速级行星轮组8、中速级销轴9、中速级行星架10组成的第二级行星减速机构；

低速级太阳轮11、低速级行星轮组12、低速级销轴13、低速级行星架14组成的第三级行星减速机构；

高速级太阳轮3、高速级行星轮组4中的行星轮、中速级太阳轮7、中速级行星轮组8中的行星轮、低速级太阳轮11、低速级行星轮组12中的行星轮皆为圆柱渐开线直齿轮(外齿轮)。

内齿轮壳体15的内部上设还有内齿轮，内齿轮为圆柱渐开线直齿轮。

高速级行星架6、中速级行星架10、低速级行星架14为回转结构，一定半径处沿圆周方向开有至少两个行星孔(本案中的数量为4)，行星孔数量等于同级行星轮的数量。

实施例中行星减速电机的优化设计

全闭环控制装置和反向间隙

全闭环控制装置包括传动轴19、光栅编码器20；光栅编码器20位于电机壳体16外部且安装在电机壳体16的尾端面上；

传动轴19的一端与三级行星减速机构的输出端固定连接(传动轴的一端设置法兰盘，通过螺钉传动轴与三级行星减速机构的第三级行星减速机构中行星架固定)，另一端依次穿过三级行星减速机构中每级太阳轮、所述转子2以及电机壳体16后与光栅编码器20的旋转部分连接；具体原理是：传动轴19把输出的转角传递给光栅编码器20，光栅编码器20将三级行星减速机构的输出端的实时位置传递给电机的控制系统从而实现全闭环控制。

每级行星减速机构的行星架中至少两个行星孔相对于行星轮在圆周方向分布的位置具有圆周方向偏移量，用于减少反向间隙。

无反向间隙的设计方法为：

行星轮组中的行星轮在圆周方向上可以均匀分布，也可以是非均匀分布，但是必须满足每一个行星轮均与内齿轮壳体、太阳轮相互啮合；

本例中采用是行星轮均匀分布的情况：

将行星轮组2分为Ⅰ、Ⅱ两组。先将行星轮组沿圆周均匀分布的模式装配，随后Ⅰ组位置不变，Ⅱ组沿圆周增加一个较小的圆周方向的偏移量。这个偏移量由行星架提供，即行星架在加工时，对应Ⅰ组行星轮的行星孔均匀分布，对应Ⅱ组行星轮的行星孔在均匀分布的基础上沿圆周切向附加微小的圆周方向偏移量。

偏移量在行星架具有各种不同数量行星孔时，相邻行星孔圆周方向的夹角组合情况如下：

设，行星孔的数量为N，N≥2，定义单位偏移量为Δφ；

当N为偶数时，相邻的两个行星孔圆周方向之间的夹角组合为：N/2个{(360/N)+Δφ，(360/N)-Δφ}；

当N为奇数时，且N＝2M+1，M≥1时，一个行星架上相邻的两个行星孔圆周方向之间的夹角组合有四种情况：

A：M+1个(360/N)+Δφ，M-1个(360/N)-Δφ，1个(360/N)-2Δφ；

B：M+1个(360/N)-Δφ，M-1个(360/N)+Δφ，1个(360/N)+2Δφ；

C：M个(360/N)+Δφ，M+1个(360/N)-(M/(M+1)Δφ；

D：M个(360/N)-Δφ，M+1个(360/N)+(M/(M+1)Δφ。

以附图2中每一级行星减速机构中有4个行星轮为例，其中行星轮(A)2.1、行星轮(C)2.3为Ⅰ组，分布于0°、180°位置；

行星轮(B)2.2、行星轮(D)2.4为Ⅱ组，分布于(90+Δφ)°、(270+Δφ)°的位置。那么，行星轮(A)2.1和行星轮(B)2.2之间、行星轮(B)2.2和行星轮(C)2.3之间、行星轮(C)2.3和行星轮(D)2.4之间、行星轮(D)2.4和行星轮(A)2.1之间圆周方向的夹角分别为：(90+Δφ)°、(90-Δφ)°、(90+Δφ)°、(90-Δφ)°。

表1给出了行星轮数量为2-5个时，相邻行星孔(即相邻行星轮)之间夹角组合形式。

表1

接下来以上述四个行星轮的实施例中行星轮(A)2.1、行星轮(D)2.4为例，分析其受力和消隙过程。

为叙述方便，首先按照附图3，定义单个齿的左齿面和右齿面。

以顺时针方向画线，先相交的为左齿面，后相交的为右齿面。由于加工精度和装配方便问题，齿轮在啮合时一般都存在齿侧间隙。附图中的行星传动装置在给Ⅱ组添加微小位移之前，行星轮组与太阳轮、行星轮组与内齿轮壳体的内齿轮之间的啮合都存在齿侧间隙。

给Ⅱ组添加圆周角位移量Δφ之后，行星架对行星轮(D)2.4沿附图中逆时针方向施加预紧力，预紧力使得行星轮(D)2.4右齿面与太阳轮右齿面之间、行星轮(D)2.4的左齿面与内齿轮壳体的内齿轮的左齿面之间的齿侧间隙被消除。

其中，单位偏移量Δφ有两种方式获取：

一种方式是：通过考虑行星轮分布圆半径、行星轮的齿数和模数以及额定转矩因素，得出单位偏移量Δφ经验值为0.05°～0.5°。

第二种方式是：采用理论计算的方式，其具体的计算过程是：

Δφ＝Δφ₁+Δφ₂+Δφ₃

其中，Δφ₁为由齿轮侧隙引起的圆周角位移量，其具体计算式为：

式中，r_分布为行星孔分布圆半径，W_st为太阳轮无侧隙理论公法线，W_sr为太阳轮实测公法线，α_s为太阳轮分度圆压力角；W_pt为行星轮无侧隙理论公法线，W_pr为行星轮实测公法线，α_p为行星轮分度圆压力角；W_it为内齿轮壳体的内齿轮无侧隙理论公法线，W_ir为内齿轮壳体的内齿轮实测公法线，α_i为内齿轮壳体的内齿轮分度圆压力角；

计算Δφ₁的公式通过以下理论得出：

A：无侧隙时的理论公法线长度减去实际测量的公法线长度即为单个齿轮的法向侧隙，再除以齿轮压力角的cos值得到圆周侧隙；

B：相啮合的两个齿轮的圆周侧隙之和即为啮合侧隙；

C：分别计算出太阳轮、行星轮之间，以及行星轮、内齿轮之间的啮合侧隙，两者取平均值，再除以行星轮分布圆半径，即得由齿轮侧隙引起的圆周位移量。

Δφ₂为由轴承游隙引起的圆周角位移量，其具体计算式为：

其中e_游隙为轴承游隙；所述轴承在行星轮和行星轮轴之间设置。

前两项Δφ₁和Δφ₂保证了侧隙消除，即在一般情况下相应齿面之间有接触，但为了保证跟随运动时的加速度以及齿面磨损后继续保持接触，须提供由接触齿面之间的预紧力引起的圆周角位移量Δφ₃；其具体计算式为：

式中，T为额定转矩，η为根据可能的磨损情况和制造误差取的系数值，取值范围在0.1-0.2之间，k为系统的总体刚度(其中，系统为封闭力传递系统，其由行星轮、行星架、太阳轮、内齿轮壳体组成，具体为：行星架传递给行星轮预紧力F后，两相邻行星轮之间会有距离变化x，两者之间关系可近似拟合为线性关系，即k＝F/x)。

同时，行星架4对行星轮(A)2.1沿附图中顺时针方向施加预紧力，预紧力使得行星轮(A)2.1左齿面与太阳轮左齿面之间、行星轮(A)2.1的右齿面与内齿轮壳体的内齿轮的右齿面之间的齿侧间隙被消除。

行星轮(A)2.1和行星轮(D)2.4分别将行星架施加的力传递给太阳轮1和内齿轮壳体的内齿轮，施加的力大小相等，方向相反，互相抵消。

行星轮(A)2.1和行星轮(D)2.4对行星架皆有反作用力，两力大小相等，方向相反，互相抵消。

当太阳轮接受上级结构输入扭矩(也可将行星架作为输入结构，两者一增速，一减速)，开始自转时(设其为顺时针转动)，有：

由于行星轮(D)2.4右齿面与太阳轮右齿面之间、行星轮(D)2.4的左齿面与内齿轮壳体的内齿轮的左齿面之间的齿侧间隙被消除，太阳轮转动时，行星轮(D)2.4为零侧隙传动。

同时，由于行星轮(A)2.1右齿面与太阳轮右齿面之间、行星轮(A)2.1的左齿面与内齿轮壳体的内齿轮的左齿面之间的齿侧间隙未被消除，所以传动时存在齿侧间隙。但是，由于预紧力的存在，行星轮(A)2.1左齿面与太阳轮左齿面之间、行星轮(A)2.1的右齿面与内齿轮壳体的内齿轮的右齿面之间存在预紧力，会随时消除间隙，因此当太阳轮转动时，行星轮(A)2.1也为零侧隙传动。

行星轮(B)2.2和行星轮(C)2.3的情况类似行星轮(A)2.1和行星轮(D)2.4，此处不再赘述。

同时，由于行星架通过行星轮轴和轴承将预紧力传递给行星轮组2，故轴承始终处于预紧状态，从而消除了轴承游隙。

行星减速机和电机一体耦合式设计

在进行全闭环控制时，还需要对行星减速机和电机进行一体耦合式设计，具体是：转子2与第一级行星减速机构中的高速级太阳轮3直接插装连接，且采用过盈配合固定成一个整体，同时，电机壳体16和内齿轮壳体15通过螺钉直接把合安装，这种设计不仅进一步避免了采用键连接或花键连接或其他连接方式的情况下出现的装配间隙导致的传动误差的问题，确保了全闭环控制精度，同时减小了设备的体积。

另外，本发明采用电机壳体16和内齿轮壳体15还可以采用一体铸造成型，再进行主要配合部分的加工这种的方式，避免了内齿轮壳体15和电机壳体16单独加工后装配成型带来的加工和装配误差，从而进一步的确保了减速电机的传动精度。

行星减速机输出端的双层自制轴承设计

低速级行星架14的外环面和内齿轮壳体16的内环面形成第一层轴承滚道21，内齿轮壳体15的外环面和旋转壳体16的内环面形成第二层轴承滚道22；第一层轴承滚道21和第二层轴承滚道22内均沿圆周方向卡装有多个钢球23。

需要特别说明的是：1、第一层轴承滚道21和第二层轴承滚道22的形状均与现有的角接触球轴承的轴承滚道相同。

2、在一些高速转动的场合，该轴承结构的第一层轴承滚道与钢球之间以及第二层轴承滚道与钢球之间应该设置有保持架，这样一来能够很好的确保整个轴承的使用寿命。

太阳轮的特殊台阶齿设计

该实施例行星减速电机的每一级行星减速机构中太阳轮的外表面设计成了台阶齿(台阶齿是由高齿部和低齿部组合而成)的结构，解决了现有相邻两级的行星轮和太阳轮采用联轴器传动的方式所造成的减速器轴向尺寸较大的问题，具体结构是：

高速级太阳轮3的高齿部17与高速级行星轮组4啮合，高速级行星轮组4与内齿轮壳体15相啮合，高速级行星轮组4与高速级销轴5通过轴承配合，高速级销轴5与高速级行星架6配合，高速级行星架6与中速级太阳轮7的低齿部18啮合。

中速级太阳轮7的高齿部17与中速级行星轮组8啮合，中速级行星轮组8与内齿轮壳体15相啮合，中速级行星轮组8与中速级销轴9通过轴承配合，中速级销轴9与中速级行星架10配合，中速级行星架10与低速级太阳轮11的低齿部18啮合。

低速级太阳轮11的高齿部与低速级行星轮组12啮合，低速级行星轮组12与内齿轮壳体15相啮合，低速级行星轮组12与低速级销轴13通过轴承配合，低速级销轴13与低速级行星架14配合，低速级行星架14通过螺钉向外部输出转矩。

需要说明一点是：行星减速机构中，后一级太阳轮的台阶齿对前一级行星减速机构进行轴向定位。

本实施的行星减速电机工作时，其基本的工作原理是：

转子2→高速级太阳轮3→高速级行星轮组4→高速级行星架6→中速级太阳轮7→中速级行星轮组8→中速级行星架10→低速级太阳轮11→低速级行星轮组12→低速级行星架14→外部下级结构→传动轴→光栅编码器→转子2。

Claims (11)

1.一种能够实现全闭环控制的行星减速电机，包括行星减速机部分和电机部分，电机部分包括电机壳体、以及设置在电机壳体内的定子、转子；所述行星减速机部分包括内齿轮壳体、设置在内齿轮壳体内的S级行星减速机构以及套装在内齿轮壳体外部的旋转基体，所述S≥1；

其特征在于：

还包括全闭环控制装置；所述全闭环控制装置包括传动轴、光栅编码器；光栅编码器位于电机壳体外部且安装在电机壳体的尾端面上；

传动轴的一端与第S级行星减速机构的行星架固定连接，另一端依次穿过S级行星减速机构中每级太阳轮、所述转子以及电机壳体后与光栅编码器的旋转部分连接；

所述转子与行星减速机中第一级行星减速机构的太阳轮采用过盈配合的方式固定连接；所述电机壳体前端与减速机壳体通过螺钉直接固定；

每级行星减速机构中：

所述行星架中至少有两个行星孔相对于行星轮在圆周方向分布的位置具有圆周方向偏移量，用于减少反向间隙。

2.根据权利要求1所述的一种能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：每级行星减速机构中行星轮组的行星轮沿圆周方向均匀分布，行星架中至少有两个行星孔相对于行星轮在圆周方向均匀分布的位置具有圆周方向偏移量。

3.根据权利要求1或2所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：所述偏移量在行星架具有各种不同数量的行星孔时，相邻行星孔圆周方向的夹角组合情况如下：

设，行星孔的数量为N，N≥2，定义单位偏移量为Δφ；

当N为偶数时，相邻两个行星孔圆周方向之间的夹角组合为：N/2个{(360/N)+Δφ，(360/N)-Δφ}；

当N为奇数时，且N＝2M+1，M≥1时，一个行星架上相邻的两个行星孔圆周方向之间的夹角组合有四种情况：

A：M+1个(360/N)+Δφ，M-1个(360/N)-Δφ，1个(360/N)-2Δφ；

B：M+1个(360/N)-Δφ，M-1个(360/N)+Δφ，1个(360/N)+2Δφ；

C：M个(360/N)+Δφ，M+1个(360/N)-(M/M+1)Δφ；

D：M个(360/N)-Δφ，M+1个(360/N)+(M/M+1)Δφ。

4.根据权利要求3所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：所述Δφ是由齿轮侧隙引起的圆周角位移量、轴承游隙引起的圆周角位移量以及由接触齿面之间的预紧力引起的圆周角位移量三部分构成；

其具体计算公式是：Δφ＝Δφ₁+Δφ₂+Δφ₃

其中，Δφ₁为由齿轮侧隙引起的圆周角位移量；

Δφ₂为由轴承游隙引起的圆周角位移量；

Δφ₃为由接触齿面之间的预紧力引起的圆周角位移量。

5.根据权利要求4所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：所述Δφ₁的具体计算公式是：

式中，r_分布为行星孔分布圆半径，W_st为太阳轮无侧隙理论公法线，W_sr为太阳轮实测公法线，α_s为太阳轮分度圆压力角；W_pt为行星轮无侧隙理论公法线，W_pr为行星轮实测公法线，α_p为行星轮分度圆压力角；W_it为内齿轮壳体的内齿轮无侧隙理论公法线，W_ir为内齿轮壳体的内齿轮实测公法线，α_i为内齿轮壳体的内齿轮分度圆压力角。

6.根据权利要求4所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：所述Δφ₂的具体计算公式是：

其中e游隙为轴承游隙；所述轴承在行星轮和行星轮轴之间设置；

r_分布为行星孔分布圆半径。

7.根据权利要求4所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：所述Δφ₃的具体计算公式是：

式中，T为额定转矩，η为根据可能的磨损情况和制造误差取的系数值，取值范围在0.1-0.2之间，k为行星减速机构的刚度；

r_分布为行星孔分布圆半径。

8.根据权利要求1所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：

第S级行星减速机构中的行星架的外环面与内齿轮壳体的内环面之间形成第一层轴承滚道；

内齿轮壳体的外环面与旋转基体的内环面之间形成第二层轴承滚道；

第一层轴承滚道内沿圆周方向均匀卡装有多个钢球；第二层轴承滚道内沿圆周方向均匀卡装有多个钢球。

9.根据权利要求8所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：第一层轴承滚道和第二层轴承滚道的形状均与角接触球轴承的轴承滚道相同。

10.根据权利要求9所述的能够实现全闭环控制的行星减速电机，其特征在于：太阳轮的齿部沿其轴线方向分为高齿部以及低齿部，高齿部以及低齿部形成一个台阶齿；

其中，高齿部与同级行星减速机构中行星轮组的每一个行星轮相互啮合，低齿部与上一级行星减速机构中的行星架相啮合，且台阶齿对上一级行星减速机构进行轴向定位。

11.一种关节机器人，包括至少两个关节肢体，其特征在于：两个关节肢体之间设置有如权利要求1所述的行星减速电机。

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