[發明專利]一種剛柔一體的可變剛度的蛇形機器人關節機構

在審

• 申請號: 201810023713.8
• 申請日: 2018-01-10
• 公開（公告）號: CN107953325A
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 曹政才;李俊寬;肖清;張東;耿鵬;趙利美
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/10;B25J9/14
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司11203
• 代理人: 沈波

1.一種剛柔一體的可變剛度的蛇形機器人關節機構，其特征在于：包含第一關節(A)、第二關節(C)和關節連接(B)，第一關節(A)和第二關節(C)通過關節連接(B)組合在一起；

所述為關節連接(B)，由一個關節連接桿(B1)，第一錐形齒輪(B2)和第二錐形齒輪(B3)組成；關節連接桿(B1)和第一錐形齒輪(B2)同心固定連接，關節連接桿(B1)和第一錐形齒輪(B2)不能進行相對運動；第二錐形齒輪(B3)和行星架(A15)同心固定連接，第二錐形齒輪(B3)和行星架(A15)不能進行相對運動；關節連接桿(B1)和第二關節(C)之間也為不能進行相對運動的固定連接，關節連接桿(B1)通過第一旋轉副(R1)與第二旋轉副(R2)與第一關節外殼(A1)連接在一起；第一錐形齒輪(B2)和第二錐形齒輪(B3)正交嚙合；

第一關節外殼(A1)中，第一旋轉副(R1)與第二旋轉副(R2)與關節連接(B)的關節連接桿(B1)連接；

第一關節外殼(A1)中，電機固定外殼(A2)與第一關節外殼(A1)同心；第一關節外殼底部有圓形的電機底座小孔(A3)和方形的電機線外接孔(A4)，圓形電機底座小孔(A3)用于伸出電機底部的電機軸，與之相鄰的方形電機線外接孔(A4)用于外接電源線。

2.根據權利要求1所述的一種剛柔一體的可變剛度的蛇形機器人關節機構，其特征在于：齒輪箱包含內齒輪(A5)，第一行星齒輪(A7)，第一軸承(A8)，第二軸承(A9)，第二行星齒輪(A10)，第三軸承(A11)，第三行星齒輪(A12)，第四軸承(A14)和太陽輪(A13)等部件；太陽輪(A13)和電機(A19)的電機驅動桿同心連接，太陽輪(A13)和電機(A19)之間不能進行相對運動，電機(A19)驅動太陽輪(A13)，帶動太陽輪(A13)轉動，太陽輪(A13)為主動輪，第一行星齒輪(A7)、第二行星齒輪(A10)、第三行星齒輪(A12)和內齒輪(A5)為從動輪，第一行星齒輪(A7)、第二行星齒輪(A10)和第三行星齒輪(A12)均勻分布在內齒輪(A5)內，第一行星齒輪(A7)、第二行星齒輪(A10)和第三行星齒輪(A12)的圓心連線為等邊三角形；行星架(A15)的第三旋轉副(R3)通過第一軸承(A8)和第一行星齒輪(A7)同心連接在一起，行星架(A15)的第四旋轉副(R4)通過第二軸承(A9)和第二行星齒輪(A10)同心連接在一起，行星架(A15)的第五旋轉副(R5)通過第三軸承(A11)和第三行星齒輪(A12)同心連接在一起，第一行星齒輪(A7)、第二行星齒輪(A10)和第三行星齒輪(A12)連接后，能夠實現同時繞太陽輪(A13)的自轉和公轉。

3.根據權利要求1所述的一種剛柔一體的可變剛度的蛇形機器人關節機構，其特征在于：第三旋轉副(R3)、第四旋轉副(R4)、第五旋轉副(R5)分別通過第一軸承、第二軸承和第三軸承與行星架(A15)連接；第三旋轉副(R3)、第四旋轉副(R4)、第五旋轉副(R5)分別通過第一軸承、第二軸承和第三軸承與行星架(A15)連接；第三旋轉副(R3)、第四旋轉副(R4)、第五旋轉副(R5)分別通過第一軸承、第二軸承和第三軸承與行星架(A15)連接；第六旋轉副(R6)與關節連接(B)的第二錐形齒輪(B3)同心固定連接；

齒輪箱上端蓋(A16)，包含第五軸承(A17)和第六旋轉副(R6)，第五軸承(A17)安裝在齒輪箱上端蓋(A16)上，行星架(A15)的通過第六旋轉副(R6)與第五軸承(A17)連接，并連接到第二錐形齒輪(B3)。

4.根據權利要求1所述的一種剛柔一體的可變剛度的蛇形機器人關節機構，其特征在于：在內齒輪(A5)的外側纏繞有一定數量的線圈(A6)，線圈(A6)通電后產生環形電流，在齒輪箱內產生磁場。