[發(fā)明專利]一種機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)以及其中彈性元件剛度確定方法

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• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107097251A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張戩杰
• 申請（專利權(quán)）人: 上海嶺先機(jī)器人科技股份有限公司
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 上海容慧專利代理事務(wù)所(普通合伙)31287
• 代理人: 于曉菁

1.一種機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于包括：機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)及連接所述機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的彈性元件；其中利用彈性元件的彈性變形抵消機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的重力矩，以減小驅(qū)動裝置為了驅(qū)動機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)所需提供的扭矩。

2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彈性元件是扭轉(zhuǎn)彈簧，而且機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動裝置基座、基座上的擋塊、驅(qū)動裝置、機(jī)械臂連桿和機(jī)械臂負(fù)載，其中扭轉(zhuǎn)彈簧的一端通過擋塊連接在驅(qū)動裝置基座上，扭轉(zhuǎn)彈簧的另一端與機(jī)械臂連桿連接，連桿的一端與驅(qū)動裝置的轉(zhuǎn)軸相連，連桿的另一端與機(jī)械臂負(fù)載相連；當(dāng)機(jī)械臂不處于豎直向上位置時，扭轉(zhuǎn)彈簧提供的扭轉(zhuǎn)力矩方向與機(jī)械臂負(fù)載與機(jī)械臂連桿自重兩者所產(chǎn)生的重力矩方向相反。

3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述彈性元件是皮筋，而且機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動裝置基座、驅(qū)動裝置基座上的固定壓塊、驅(qū)動裝置、機(jī)械臂連桿和機(jī)械臂負(fù)載，其中皮筋的一端通過固定壓塊連接在驅(qū)動裝置基座上，皮筋的另一端則與機(jī)械臂連桿連接，連桿連接驅(qū)動裝置轉(zhuǎn)軸和機(jī)械臂負(fù)載；當(dāng)機(jī)械臂不處于豎直向上位置時，皮筋伸長并產(chǎn)生彈力，皮筋伸長所產(chǎn)生的彈力提供的扭轉(zhuǎn)力矩方向與機(jī)械臂負(fù)載與機(jī)械臂連桿自重兩者所產(chǎn)生的重力矩方向相反。

4.如權(quán)利要求1至3之一所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，根據(jù)機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的重力矩與彈性元件的彈簧力矩之差最小的原則來確定彈性元件的剛度。

5.如權(quán)利要求1至3之一所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)，其特征在于，根據(jù)機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的重力矩與彈性元件的彈簧力矩之差在機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)的整個運(yùn)動范圍內(nèi)的積分最小的原則來確定彈性元件的剛度。

6.一種用于權(quán)利要求1至5之一所述的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動機(jī)構(gòu)的彈性元件剛度確定方法，其特征在于包括：

第一步驟：確定機(jī)械臂驅(qū)動機(jī)構(gòu)關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍；

第二步驟：根據(jù)轉(zhuǎn)角范圍計算出機(jī)械臂關(guān)節(jié)上的負(fù)載；

第三步驟：根據(jù)實(shí)際工況測量各轉(zhuǎn)角及轉(zhuǎn)角上對應(yīng)的外載荷的出現(xiàn)概率，并獲取概率函數(shù)；

第四步驟：根據(jù)彈簧機(jī)械特征，設(shè)定彈性元件剛度公式，并獲取扭矩關(guān)于轉(zhuǎn)角的函數(shù)；

第五步驟：計算預(yù)定的評判標(biāo)記函數(shù)；

第六步驟：利用評判標(biāo)記函數(shù)求解第四步驟中設(shè)定的彈性元件剛度公式，根據(jù)求解結(jié)果對彈性元件剛度進(jìn)行設(shè)計。