[發(fā)明專利]一種可局部線性手動(dòng)調(diào)節(jié)剛度值的機(jī)器人關(guān)節(jié)變剛度模塊

在審

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• 申請日: 2018-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN109465849A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱海飛;趙波;鐘玉;谷世超;管貽生
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J17/02
• 分類號(hào): B25J17/02
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 江金城;楊曉松

本發(fā)明公開了一種可局部線性手動(dòng)調(diào)節(jié)剛度值的機(jī)器人關(guān)節(jié)變剛度模塊,包括輸入部分、輸出部分及剛度調(diào)節(jié)部分。本發(fā)明只需調(diào)節(jié)杠桿支點(diǎn)位置就能實(shí)現(xiàn)模塊剛度的調(diào)節(jié)，在杠桿支點(diǎn)位置發(fā)生變化時(shí)杠桿的力臂比也將會(huì)在零到無窮大之間發(fā)生改變，使得本模塊的剛度值從零到無窮大之間進(jìn)行變化。輸入部分與輸出部分之間設(shè)有軸承，以承受非扭矩載荷并使兩者之間可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)變剛度模塊的輸出部分受到外部瞬態(tài)負(fù)載時(shí)，負(fù)載經(jīng)過凸輪式杠桿傳遞到壓簧處被吸收，從而降低外部沖擊、實(shí)現(xiàn)柔性驅(qū)動(dòng)輸出，提高了機(jī)器人的魯棒性及運(yùn)行穩(wěn)定性。本發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、剛度在指定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)線性調(diào)節(jié)，從而方便的運(yùn)用到各種交互式設(shè)備中，尤其是柔性機(jī)器人關(guān)節(jié)中。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其涉及一種可局部線性手動(dòng)調(diào)節(jié)剛度值的機(jī)器人關(guān)節(jié)變剛度模塊。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用范圍急劇擴(kuò)展，人機(jī)協(xié)作日益密切。伴隨著人機(jī)交互程度的不斷深入，機(jī)器人的工作環(huán)境變得復(fù)雜及存在很大的不確定性，隨時(shí)可能與周圍環(huán)境中的物體、人發(fā)生碰撞，這對機(jī)器人的安全性提出了很高的要求。如機(jī)器人需根據(jù)外部環(huán)境與自身負(fù)載的變化動(dòng)態(tài)調(diào)整關(guān)節(jié)剛度、機(jī)器人關(guān)節(jié)的主/被動(dòng)柔性。因此，在協(xié)作機(jī)器人關(guān)節(jié)中加入高性能、結(jié)構(gòu)緊湊的變剛度機(jī)構(gòu)從而使機(jī)器人具有柔順性已經(jīng)成為協(xié)作機(jī)器人領(lǐng)域一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。所以急需一批優(yōu)越的變剛度模塊來促進(jìn)協(xié)作機(jī)器人的不斷向前發(fā)展。

與此同時(shí)，機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，需求量大、設(shè)計(jì)周期長。因此模塊化的設(shè)計(jì)思想在機(jī)器人領(lǐng)域越來越被大家采用，通過對機(jī)器人的常用功能從機(jī)構(gòu)和控制上進(jìn)行分解，形成多個(gè)具有獨(dú)立功能的功能模塊，通過重構(gòu)，組成應(yīng)用所需機(jī)器人構(gòu)型。從而在一定程度上降低機(jī)器人的應(yīng)用成本、加快研發(fā)速度及降低研發(fā)風(fēng)險(xiǎn)。

在變剛度方面，國內(nèi)外研究者已經(jīng)研制出了很多基于不同原理的變剛度機(jī)構(gòu)。但現(xiàn)有的變剛度設(shè)計(jì)或多或少存在著一些不足，比如體積、重量較大，或通用性不高，或剛度調(diào)節(jié)范圍小等。這樣的話就很難應(yīng)用到結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量需盡可能輕、剛度調(diào)節(jié)范圍大的機(jī)器人關(guān)節(jié)中。

如今現(xiàn)有的技術(shù)利用兩對壓縮彈簧及凸輪結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變剛度，通過凸輪被動(dòng)改變彈簧的壓縮量及電機(jī)主動(dòng)改變彈簧壓縮量來改變剛度。但是沒有剛度放大結(jié)構(gòu)導(dǎo)致剛度調(diào)節(jié)范圍較小，采用了兩對壓縮彈簧也使得該變剛度旋轉(zhuǎn)柔性關(guān)節(jié)的體積較大。

因此，現(xiàn)有技術(shù)需要進(jìn)一步改進(jìn)和完善。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可以降低機(jī)器人關(guān)節(jié)的外部沖擊、實(shí)現(xiàn)柔性驅(qū)動(dòng)輸出，同時(shí)提高機(jī)器人的魯棒性及運(yùn)行穩(wěn)定性的可局部線性手動(dòng)調(diào)節(jié)剛度值的機(jī)器人關(guān)節(jié)變剛度模塊。

本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種可局部線性手動(dòng)調(diào)節(jié)剛度值的機(jī)器人關(guān)節(jié)變剛度模塊，該變剛度模塊主要包括輸入部分、輸出部分、以及剛度調(diào)節(jié)部分。所述輸入部分與輸出部分之間設(shè)有軸承，以承受整個(gè)模塊的非扭矩載荷并使輸入部分與輸出部分可相對轉(zhuǎn)動(dòng)。

具體的，所述輸入部分包括基座、以及基座軸承擋圈，所述基座軸承擋圈與基座通過螺栓連接，并與軸承的外圈固接在一起。所述基座上設(shè)有必要的安裝孔位及減輕結(jié)構(gòu)。所述基座內(nèi)還設(shè)有約束大滑塊及滾柱的導(dǎo)槽。

具體的，所述輸出部分包括輸出盤、以及輸出盤軸承擋圈。所述輸出盤與輸出盤軸承擋圈通過螺栓將軸承的內(nèi)圈固接在一起，在輸出盤的中心設(shè)有中心孔并且在中心孔處固接有一個(gè)刻度盤。