RU185774U1 - ROBOTIC SERVO DRIVE - Google Patents

ROBOTIC SERVO DRIVE Download PDF

Info

Publication number
RU185774U1
RU185774U1 RU2018122147U RU2018122147U RU185774U1 RU 185774 U1 RU185774 U1 RU 185774U1 RU 2018122147 U RU2018122147 U RU 2018122147U RU 2018122147 U RU2018122147 U RU 2018122147U RU 185774 U1 RU185774 U1 RU 185774U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
housing
shaft
robotic
servo
Prior art date
Application number
RU2018122147U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алла Ханифовна Мухаметзянова
Original Assignee
Алла Ханифовна Мухаметзянова
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алла Ханифовна Мухаметзянова filed Critical Алла Ханифовна Мухаметзянова
Priority to RU2018122147U priority Critical patent/RU185774U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU185774U1 publication Critical patent/RU185774U1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J13/00—Controls for manipulators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member

Abstract

Настоящая полезная модель относится к интеллектуальным мехатронным модулям, а именно к робототехническим сервоприводам, используемым в передвижной робототехнике. Робототехнический сервопривод содержит корпус с прикрепленными к нему и расположенными в нем редуктором, выходным валом, соединенным с редуктором посредством винтового соединения, абсолютным энкодером, соединенным с выходным валом редуктора через зубчатую передачу, электродвигателем с валом с зубчатым колесом, соединенным с редуктором посредством зубчатой передачи, платой управления, расположенной в корпусе со стороны электродвигателя и крепящейся посредством винтового соединения к одной из стенок корпуса, также содержит блокиратор вала электродвигателя, установленный возле зубчатого колеса вала, и крепящийся на корпус сервопривода посредством винтового соединения со стороны редуктора. Техническим результатом является существенное энергосбережение при статических нагрузках, упрощение разработки новых робототехнических решений. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.This utility model relates to intelligent mechatronic modules, namely to robotic servo drives used in mobile robotics. The robotic servo-drive contains a housing with a gear attached to it and located in it, an output shaft connected to the gear by means of a screw connection, an absolute encoder connected to the output shaft of the gear through a gear drive, an electric motor with a gear shaft connected to the gear by means of a gear, the control board located in the housing on the motor side and fastened by screw connection to one of the walls of the housing also contains a lock p motor shaft mounted near the gear of the shaft, and mounted on the housing of the servo by means of a screw connection from the gearbox. The technical result is significant energy saving under static loads, simplifying the development of new robotic solutions. 3 s.p. f-ly, 1 ill.

Description

Настоящая полезная модель относится к интеллектуальным мехатронным модулям, а именно к робототехническим сервоприводам, используемым в передвижной робототехнике.This utility model relates to intelligent mechatronic modules, namely to robotic servo drives used in mobile robotics.

Из существующего уровня техники известно устройство для автоматического регулирования положения объекта по двум взаимно перпендикулярным направлениям (Патент RU 2579781, опубл. 10.04.2016 г.), который содержит перемещаемый объект, ходовые винты, электродвигатели, понижающие редукторы, блок управления приводами, абсолютные энкодеры угла поворота, цифровой выход которых подключен к измерительно-вычислительному комплексу. Измерительно-вычислительный комплекс через силовые модули управляет режимами функционирования привода: разгон, номинальное движение, торможение, останов. Недостатками данной конструкции являются не универсальность, очень узкое поле применения, большие размеры, большой вес, невозможность применения в суставах роботов, малая жесткость конструкции. Помимо этого, данным устройством не предусмотрены способы экономии энергии.A prior art device is known for automatically controlling the position of an object in two mutually perpendicular directions (Patent RU 2579781, publ. 04/10/2016), which contains a movable object, spindles, electric motors, reduction gears, a drive control unit, absolute angle encoders rotation, the digital output of which is connected to the measuring and computing complex. The measuring and computing complex through power modules controls the operating modes of the drive: acceleration, rated movement, braking, stop. The disadvantages of this design are not versatility, a very narrow field of application, large size, large weight, the inability to use robots in the joints, low structural rigidity. In addition, this device does not provide methods for saving energy.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является сервопривод по патенту US 2014298939 (опубл. 26.10.2012). Исполнительный механизм для управления совместным движением робота включает в себя первый модуль замедления и второй модуль замедления, который принимает и выводит тяговое усилие, будучи в передаче с первым модулем замедления. Первый модуль замедления включает в себя приводной электродвигатель, первую печатную плату печати для управления приводным двигателем посредством обратной подачи на выход второго модуля замедления, по меньшей мере, один первый редуктор, который приводится во вращение приводным двигателем и корпус. Второй модуль замедления включает в себя, по меньшей мере, один другой редуктор, который вращается, будучи в передаче с первым редуктором и корпус, на котором второе редуктора насаживается и которое соединено с корпусом. Недостатком данного технического решения является отсутствие тормозного устройства, которое позволяет экономить электроэнергию.Closest to the claimed technical solution is a servo according to the patent US 2014298939 (publ. 26.10.2012). An actuator for controlling the joint movement of the robot includes a first deceleration module and a second deceleration module that receives and outputs traction while in gear with the first deceleration module. The first deceleration module includes a drive motor, a first print circuit board for controlling the drive motor by feeding back to the output of the second deceleration module, at least one first gearbox that is driven by the drive motor and the housing. The second deceleration module includes at least one other gearbox that rotates while in gear with the first gearbox and a housing on which the second gearbox is mounted and which is connected to the housing. The disadvantage of this technical solution is the lack of a braking device that allows you to save electricity.

Задача, на решение которой, направлено заявленное техническое решение заключается в экономии электроэнергии, уменьшении металлоемкости, упрощении разработки новых робототехнических решений и расширении функционала робототехнических сервоприводов.The task to which the claimed technical solution is directed is to save energy, reduce metal consumption, simplify the development of new robotic solutions and expand the functionality of robotic servo drives.

Данная задача достигается за счет того, что робототехнический сервопривод, содержит корпус с прикрепленными к нему и расположенными в нем редуктором, выходным валом, соединенным с редуктором посредством винтового соединения, абсолютным энкодером, соединенным с выходным валом редуктора через зубчатую передачу, электродвигателем с валом с зубчатым колесом, соединенным с редуктором посредством зубчатой передачи, платой управления, расположенной в корпусе со стороны электродвигателя и крепящейся посредством винтового соединения к одной из стенок корпуса, также содержит блокиратор вала электродвигателя, установленный возле зубчатого колеса вала, и крепящийся на корпус сервопривода посредством винтового соединения со стороны редуктора. Блокиратор вала представляет собой тормозное электромагнитное устройство. В качестве редуктора используется такой вид редуктора как планетарный, циклоидальный, волновой. Корпус сервопривода выполнен из металлозамещающей пластмассы, приводящей к уменьшению веса устройстваThis task is achieved due to the fact that the robotic servo drive contains a housing with a gear attached to it and located in it, an output shaft connected to the gear via a screw connection, an absolute encoder connected to the output shaft of the gear through a gear transmission, an electric motor with a gear shaft a wheel connected to the gearbox by means of a gear transmission, a control board located in the housing on the motor side and fastened by screw connection to one from the walls of the housing also contains a motor shaft lock mounted near the gear of the shaft and mounted on the servo housing by means of a screw connection from the gearbox side. The shaft lock is a brake electromagnetic device. As a gearbox, this type of gearbox is used as planetary, cycloidal, wave. The servo housing is made of metal-replacing plastic, which reduces the weight of the device

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является существенное энергосбережение при статических нагрузках, упрощение разработки новых робототехнических решений.The technical result provided by the given set of features is significant energy saving under static loads, simplification of the development of new robotic solutions.

Устройство робототехнического сервопривода изображено на фиг. 1.The robotic servo device is shown in FIG. one.

Робототехнический сервопривод включает в себя выходной вал 1, редуктор 2 в сборе, абсолютный энкодер 3, корпус 4, вал электродвигателя с зубчатым колесом 5, блокиратор вала 6, плату управления.The robotic servo drive includes an output shaft 1, a complete gearbox 2, an absolute encoder 3, a housing 4, an electric motor shaft with a gear 5, a shaft lock 6, and a control board.

Редуктор 2 соединяется своей последней ступенью с выходным валом 1 посредством винтового соединения. Вал электродвигателя с зубчатым колесом 5 соединяется с первой ступенью редуктора посредством зубчатой передачи. Блокиратор вала 6 крепится на корпус сервопривода посредством винтового соединения со стороны редуктора. Блокиратор вала 6 и электромагнит в сборе представляют собой тормозное устройство. Абсолютный энкодер 3 соединяется с выходным валом редуктора через зубчатую передачу. Плата управления располагается в корпусе сервопривода со стороны двигателя и крепится посредством винтового соединения к одной из стенок корпуса. От платы управления сигнал подается на электродвигатель по проводам. Все детали располагаются в корпусе 4 и крепятся к нему посредством винтового соединения. Электродвигатель, который находится внутри корпуса, вращает редуктор посредством зубчатого соединения 5, редуктор вращает выходной вал, выходной вал вращает энкодер посредством зубчатой передачи, обеспечивая обратную связь с платой управления.The gearbox 2 is connected at its last stage to the output shaft 1 by means of a screw connection. The shaft of the electric motor with gear 5 is connected to the first stage of the gearbox through a gear transmission. The shaft lock 6 is mounted on the servo housing by means of a screw connection on the gearbox side. The shaft lock 6 and the electromagnet assembly are a brake device. Absolute encoder 3 is connected to the output shaft of the gearbox through a gear transmission. The control board is located in the servo housing on the motor side and is screwed to one of the housing walls. From the control board, the signal is fed to the electric motor by wire. All parts are located in the housing 4 and are attached to it by screw connection. The electric motor, which is located inside the housing, rotates the gearbox through gear connection 5, the gearbox rotates the output shaft, the output shaft rotates the encoder by means of gear transmission, providing feedback to the control board.

Блокиратор вала 6 представляет собой тормозное электромагнитное устройство. Блокиратор вала соединяется с втягивающим электромагнитом, который крепится к корпусу со стороны двигателя, прямо под блокиратором вала посредством втулки. Встроенное тормозное электромагнитное устройство способно динамически использоваться при наличии высоких статических нагрузок путем команд пользователя. Блокиратор вала 6 может иметь либо выступ, который цепляется за выступ на зубчатом колесе 5, либо иметь резиновое покрытие для остановки трением. При необходимости блокирования вала блокиратор вала 6, который представляет собой изогнутую балку с выступом, отпускается электромагнитом и под действием пружины зацепляется за выступ зубчатого колеса. Таким образом, мгновенно останавливая движение. Данный способ торможения превосходит другие тормоза по скорости и резкости торможения. Небольшой люфт тормозного устройства незначителен и не превышает 0,5 градуса.The shaft lock 6 is a brake electromagnetic device. The shaft lock is connected to a retractor electromagnet, which is attached to the housing on the motor side, directly below the shaft lock by means of a sleeve. The built-in brake electromagnetic device can be dynamically used in the presence of high static loads by user commands. The shaft lock 6 can either have a protrusion that clings to the protrusion on the gear 5, or have a rubber coating to stop friction. If necessary, block the shaft, the shaft blocker 6, which is a curved beam with a protrusion, is released by an electromagnet and, under the action of a spring, is hooked onto a protrusion of the gear wheel. Thus, instantly stopping the movement. This braking method is superior to other brakes in speed and sharpness of braking. A slight backlash of the brake device is negligible and does not exceed 0.5 degrees.

В качестве редуктора используется один из следующих видов редукторов: планетарный, циклоидальный, волновой и др.As a reducer, one of the following types of reducers is used: planetary, cycloidal, wave, etc.

Корпус сервопривода выполнен из металлозамещающей пластмассы, приводящей к уменьшению веса, что в свою очередь уменьшает общее энергопотребление робототехнического решения.The servo housing is made of metal-replacing plastic, which leads to weight reduction, which in turn reduces the overall energy consumption of the robotic solution.

Сервопривод питается от напряжения 10-24 вольт. Плата управления состоит из драйвера электродвигателя, контроллера и системы датчиков. Входной шиной данных является IIC, также могут применяться CAN и RS-485. Интерфейс состоит из набора регистров, изменяя значение которых можно управлять сервоприводом.The servo is powered by a voltage of 10-24 volts. The control board consists of an electric motor driver, a controller and a sensor system. The input data bus is IIC, CAN and RS-485 can also be used. The interface consists of a set of registers, changing the value of which you can control the servo.

Работает устройство следующим образом.The device operates as follows.

При статической нагрузке, когда от сервопривода требуется только удерживать одно положение, он тратит большое количество электроэнергии, тогда как в заявленном робототехническом сервоприводе вал электродвигателя 5 блокируется блокиратором вала 6, и вся нагрузка ложится на редуктор 2 и блокиратор вала 6, при этом потребление электроэнергии снижается практически до нуля. Если более не требуется удерживать одно положение, блокиратор вала 6 посредством электромагнита возвращается на исходное положение.Under static load, when the servo drive only needs to hold one position, it spends a large amount of electricity, while in the claimed robotic servo drive, the motor shaft 5 is blocked by the shaft blocker 6, and the entire load falls on the gearbox 2 and the shaft blocker 6, while the energy consumption is reduced almost to zero. If it is no longer necessary to hold one position, the shaft lock 6 is returned to its original position by means of an electromagnet.

Преимущество данного сервопривода заключается в возможности экономить электроэнергию при статических нагрузках, ставить робота в неподвижное положение при отсутствии электроэнергии и отсутствии нужды конструировать собственный тормоз при проектировании робота.The advantage of this servo drive is the ability to save electricity under static loads, to put the robot in a stationary position when there is no electricity and there is no need to design your own brake when designing the robot.

Робототехнический энергосберегающий сервопривод включает в себя тормозное устройство и плату управления с программным обеспечением, позволяющее динамически использовать блокиратор вала для снижения энергопотребления при высоких статических нагрузках, получить дополнительный функционал, ускорить разработку новых робототехнических устройств.The robotic energy-saving servo drive includes a braking device and a control board with software that allows you to dynamically use the shaft lock to reduce power consumption at high static loads, get additional functionality, accelerate the development of new robotic devices.

Программное обеспечение обладает большим набором функций. Благодаря ему сервопривод может блокировать устройство, не прерывая цикла работы. В существующих сервоприводах тормозные устройства являются пассивными и срабатывают только при отключении питания. В робототехническом энергосберегающем сервоприводе тормозное устройство срабатывает по команде пользователя, блокируя двигатель и продолжая снимать показания с датчиков. Преимущество данного метода заключается в получении функции энергосбережения.The software has a wide range of functions. Thanks to him, the servo drive can block the device without interrupting the cycle of work. In existing servos, the braking devices are passive and only work when the power is turned off. In a robotic energy-saving servo, the brake device is activated at the command of the user, blocking the engine and continuing to take readings from the sensors. The advantage of this method is to obtain the energy saving function.

Claims (4)

1. Робототехнический сервопривод, содержащий корпус с прикрепленными к нему и расположенными в нем редуктором, выходным валом, соединенным с редуктором посредством винтового соединения, абсолютным энкодером, соединенным с выходным валом редуктора через зубчатую передачу, электродвигателем с валом с зубчатым колесом, соединенным с редуктором посредством зубчатой передачи, платой управления, расположенной в корпусе со стороны электродвигателя и крепящейся посредством винтового соединения к одной из стенок корпуса, отличающийся тем, что он снабжен блокиратором вала электродвигателя, установленным возле зубчатого колеса вала и закрепленным на корпусе сервопривода посредством винтового соединения со стороны редуктора.1. A robotic servo drive comprising a housing with a gear attached to it and located in it, an output shaft connected to the gear by screw connection, an absolute encoder connected to the output shaft of the gear through a gear drive, an electric motor with a gear shaft connected to the gear by gear transmission, a control board located in the housing on the motor side and fastened by screw connection to one of the walls of the housing, characterized in that it is provided with a blocker of the motor shaft, mounted near the gear shaft and attached to the actuator housing by means of a screw connection from the gearbox. 2. Робототехнический сервопривод по п. 1, отличающийся тем, что блокиратор вала представляет собой тормозное электромагнитное устройство.2. Robotic servo according to claim 1, characterized in that the shaft blocker is a brake electromagnetic device. 3. Робототехнический сервопривод по п. 1, отличающийся тем, что используется планетарный, циклоидальный или волновой редуктор.3. Robotic servo according to claim 1, characterized in that a planetary, cycloidal or wave gear is used. 4. Робототехнический сервопривод по п. 1, отличающийся тем, что корпус сервопривода выполнен из металлозамещающей пластмассы, обеспечивающей уменьшение веса корпуса.4. Robotic servo according to claim 1, characterized in that the servo housing is made of metal-replacing plastic, which reduces the weight of the housing.
RU2018122147U 2018-06-04 2018-06-04 ROBOTIC SERVO DRIVE RU185774U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122147U RU185774U1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 ROBOTIC SERVO DRIVE

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018122147U RU185774U1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 ROBOTIC SERVO DRIVE

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017106004 Previously-Filed-Application 2017-02-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU185774U1 true RU185774U1 (en) 2018-12-18

Family

ID=64754180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018122147U RU185774U1 (en) 2018-06-04 2018-06-04 ROBOTIC SERVO DRIVE

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU185774U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021133187A1 (en) * 2019-12-23 2021-07-01 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Servomotor
RU210305U1 (en) * 2021-12-29 2022-04-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Servo controller for controlling brushless motor with gear
RU211477U1 (en) * 2022-02-04 2022-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "КОБОТОВ" Collaborative servo

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2087752C1 (en) * 1995-07-19 1997-08-20 Вадим Васильевич Саяпин Pressure-actuated servodrive, unit of end switches, converter of rotation, and distributor for pressure operated servodrive
US20140298939A1 (en) * 2011-10-26 2014-10-09 Robotis Co., Ltd. Separable actuator

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2087752C1 (en) * 1995-07-19 1997-08-20 Вадим Васильевич Саяпин Pressure-actuated servodrive, unit of end switches, converter of rotation, and distributor for pressure operated servodrive
US20140298939A1 (en) * 2011-10-26 2014-10-09 Robotis Co., Ltd. Separable actuator

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021133187A1 (en) * 2019-12-23 2021-07-01 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Servomotor
RU219077U1 (en) * 2019-12-23 2023-06-28 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Servo
RU210305U1 (en) * 2021-12-29 2022-04-06 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет)" Servo controller for controlling brushless motor with gear
RU211477U1 (en) * 2022-02-04 2022-06-07 Общество с ограниченной ответственностью "КОБОТОВ" Collaborative servo
RU2796264C1 (en) * 2022-06-28 2023-05-19 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Чувашский государственный университет имени И.Н. Ульянова" Mechatronic module for rotating the steering shaft of a vehicle

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109895122B (en) Cooperative robot joint with force sensing function
RU185774U1 (en) ROBOTIC SERVO DRIVE
US20090237026A1 (en) System and Method for Drive Controller Anti-Backlash Control Topology
WO2019024570A1 (en) Digital servo and control method thereof
CN104734415A (en) Speed reducing motor
CN104440912B (en) A kind of mechanical type controls the mechanism that steering wheel turns to
CN111702804A (en) Driving joint and robot
CN113829384B (en) Mechanical arm joint module and mechanical arm thereof
CN208592849U (en) A kind of seven axis joint robots based on hollow driver
CN209986947U (en) Joint module and mechanical arm
CN204615564U (en) A kind of reducing motor
JPH09177905A (en) Control device fro planetary differential type speed reduction gear
JP2000092811A (en) Linear actuator
CN110666821B (en) Single-degree-of-freedom force feedback handle
FR2788016B1 (en) ROBOTIC HANDLER AND INSTALLATION COMPRISING SAME
KR200455047Y1 (en) Servo Motor Assembly for Toys
CN112152385B (en) Robot driving motor
CN212578642U (en) Robot joint with torsion flexibility
CN216684833U (en) Flap auxiliary control device with brake protection and position feedback
CN214870656U (en) Cross axle manipulator
CN216083512U (en) Intelligent controller with autonomous temperature regulation function
CN216399646U (en) Whole angle adjusting device of manipulator
CN218526186U (en) Kinetic energy actuator
CN210890300U (en) Electric valve with error compensation control function
KR100217673B1 (en) Speed control device of a car

Legal Events

Date Code Title Description
MM9K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20190605