[發明專利]一種機器人關節及其彈性機構

有效

• 申請號: 201710197001.3
• 申請日: 2017-03-29
• 公開（公告）號: CN106881727B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 黃之峰;章云
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 羅滿

本發明公開了一種用于機器人關節的彈性機構，包括用于與機器人關節減速器的輸出軸相連接的外層法蘭、用于連接負載的內層法蘭，內層法蘭設于外層法蘭與輸出軸之間，內層法蘭通過滾珠軸承轉動連接于外層法蘭，內層法蘭在軸向上的內端面與外層法蘭在軸向上的內端面上對應設有用于配合形成空腔的表面凹槽，空腔內設有彈簧，彈簧能夠在空腔的長度變化時繞周向發生形變。此種彈性機構中，內層法蘭、外層法蘭在外部作用力下發生相對轉動時，空腔長度變化，彈簧發生形變，從而可以可靠實現機器人關節的柔順性，有效地對碰撞進行緩沖并對相互作用力進行感知。本發明還公開了一種包括上述彈性機構的機器人關節，其柔順性能夠得到可靠實現。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，特別涉及一種用于機器人關節的彈性機構。此外，本發明還涉及一種包括上述彈性機構的機器人關節。

背景技術

眾所周知，實現機器人關節的柔順性，使機器人能夠對人機之間的碰撞進行有效緩沖，對于服務機器人、協作機器人等工作空間與人類活動空間相互重合的機器人具有重大意義。

目前，一種典型的實現機器人關節的柔順性的方法中，通過在機器人關節安裝用于檢測力矩的傳感器，并通過阻抗控制等方法，模擬出機器人關節的柔順性。

然而，在該方法中，機器人關節本質上仍是剛性，對碰撞的響應速度受限于控制器的控制周期及傳感器的穩定性。

因此，如何更加可靠地實現機器人關節的柔順性，是本領域技術人員目前需要解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種彈性機構，能夠更加可靠地實現機器人關節的柔順性。本發明的另一目的是提供一種包括上述彈性機構的機器人關節，其柔順性能夠得到可靠實現。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種用于機器人關節的彈性機構，包括用于與機器人關節減速器的輸出軸相連接的外層法蘭、用于連接負載的內層法蘭，所述內層法蘭設于所述外層法蘭與所述輸出軸之間，所述內層法蘭通過滾珠軸承轉動連接于所述外層法蘭，所述內層法蘭在軸向上的內端面與所述外層法蘭在軸向上的內端面上對應設有用于配合形成空腔的表面凹槽，所述空腔內設有彈簧，所述彈簧能夠在所述空腔的長度變化時繞周向發生形變。

優選地，所述內層法蘭在軸向上的外端面上設有用于支撐于所述內層法蘭與所述輸出軸之間的滾針軸承。

優選地，所述內層法蘭的中間沿軸向貫穿有中心通孔，所述中心通孔的孔壁上徑向凸出有用于與所述滾珠軸承的外圈的一軸向端面配合的限位環，所述外層法蘭的中部設有用于插設于所述中心通孔的中心凸臺，所述滾珠軸承的內圈配合連接于所述中心凸臺的周面上，所述滾珠軸承的外圈配合連接于所述中心通孔的孔壁上。

優選地，所述中心凸臺上設有用于與所述輸出軸相連接的連接孔。

優選地，所述內層法蘭在軸向上的外端面上設有安裝凸臺，所述安裝凸臺與所述中心通孔同軸設置，所述滾針軸承的內圈配合連接于所述安裝凸臺的周面上。

優選地，所述彈簧的原長大于所述表面凹槽的周向長度。

優選地，所述外層法蘭在軸向上的內端面的邊部軸向凸出有限位凸臺，所述內層法蘭的外周面上設有用于限制所述限位凸臺的最大轉角的限位缺口，每個所述限位凸臺對應設于一個所述限位缺口內，所述限位缺口的周向長度大于所述限位凸臺的周向長度。

優選地，所述限位凸臺上設有用于連接傳感器以及所述負載的定位槽，所述外層法蘭在軸向上的外端面中部設有用于放置定位磁鐵的安裝槽，所述定位磁鐵能夠與所述傳感器配合測量所述內層法蘭與所述外層法蘭之間的轉角。

優選地，所述限位凸臺繞周向均勻設有至少兩個。

一種機器人關節，包括彈性機構，所述彈性機構為如上述任意一項所述的彈性機構。