[實用新型]機電一體化被動柔順控制機器人關(guān)節(jié)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821438485.2
• 申請日: 2018-09-04
• 公開（公告）號: CN208759605U
• 公開（公告）日: 2019-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹福成;李超;李志瑤;王麗榮;葉明;張月
• 申請（專利權(quán)）人: 長春大學(xué)
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責(zé)任公司 22100
• 代理人: 王怡敏

本實用新型涉及一種機電一體化被動柔順控制機器人關(guān)節(jié)，屬于機器人技術(shù)領(lǐng)域。包括驅(qū)動系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、連接傳動系統(tǒng)。所述驅(qū)動系統(tǒng)由電機驅(qū)動器、電機和諧波減速器組成；所述傳感系統(tǒng)由測量彈性體形變的角位移傳感器、電機編碼器組成；所述旋轉(zhuǎn)彈性體由內(nèi)圈、外圈、彈性單元組成；所述旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器由阻尼器外殼、非導(dǎo)磁墊圈、導(dǎo)磁墊圈、線圈、阻尼片、輸入軸、輸出軸及阻尼器端蓋組成。本實用新型高度集成彈性體與磁流變阻尼器物理柔順性，機器人關(guān)節(jié)體積小、重量輕，不僅與環(huán)境之間具有良好的交互性和安全性，還可以承受外部沖擊和擾動，便于各類機器人安裝使用，通用性和實用性較強。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及機器人技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種使用旋轉(zhuǎn)彈性體與旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器并聯(lián)而成的機電一體化被動柔順控制機器人關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)

隨著人類社會向高度自動化、信息化和機械化方向發(fā)展，機器人對人類生活的影響越來越深，機器人一般因其用途的不同被分為工業(yè)機器人和服務(wù)機器人兩大類，無論是工業(yè)機器人還是服務(wù)業(yè)機器人，柔順、安全的人機交互性顯得尤為重要。

目前機器人設(shè)計仍采用“電機+減速器+負載”的剛性設(shè)計，它們借助安裝在關(guān)節(jié)或執(zhí)行器末端的力傳感器來感知環(huán)境的接觸信息。這類機械臂盡管可以實現(xiàn)一定的柔順性，但由于缺乏物理柔順元件，在受到外部沖擊時，對機械臂電機本身和環(huán)境都容易造成損傷。考慮到機器人交互性的提高，近年來，越來越多的專家學(xué)者關(guān)注柔性關(guān)節(jié)的設(shè)計，而串聯(lián)彈性驅(qū)動器作為一種新型的關(guān)節(jié)驅(qū)動器，在機器人領(lǐng)域已經(jīng)得到了較多的應(yīng)用，但多數(shù)應(yīng)用機器人關(guān)節(jié)柔順性有限、抗沖擊能力較差、反應(yīng)滯后等缺點，同時一些產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸大、關(guān)節(jié)自重量高，很難滿足人們正常需求。有些串聯(lián)彈性驅(qū)動器受到重力、摩擦和阻尼等非線性因素的影響，導(dǎo)致控制的精確度和魯棒性下降，國內(nèi)外常用的串聯(lián)彈性驅(qū)動器速度控制方法并沒有結(jié)合串聯(lián)彈性驅(qū)動器自身的結(jié)構(gòu)特點，較大地限制了串聯(lián)彈性驅(qū)動器應(yīng)用場景。

發(fā)明內(nèi)容

本實用新型的目的在于提供一種機電一體化被動柔順控制機器人關(guān)節(jié)，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。本實用新型度集成高、結(jié)構(gòu)緊湊、低重量、柔順性高、阻尼可調(diào)。

本實用新型的上述目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

機電一體化被動柔順控制機器人關(guān)節(jié)，包括驅(qū)動系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)、連接傳動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)包括電機驅(qū)動器1、電機2和諧波減速器3，所述傳感系統(tǒng)包括第一角度傳感器4、電機編碼器5、第二角度傳感器6，所述連接傳動系統(tǒng)包括輸出法蘭盤7、左側(cè)關(guān)節(jié)外殼體8、右側(cè)關(guān)節(jié)外殼體9、旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器10、旋轉(zhuǎn)彈性體11、第一連接法蘭盤12、第二連接法蘭盤13、第一圓柱滾子軸承15第二圓柱滾子軸承16；

所述輸出法蘭盤7與左側(cè)關(guān)節(jié)外殼體8固定連接，旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器10設(shè)置于左側(cè)關(guān)節(jié)外殼體8內(nèi)部，并且與輸出法蘭盤7連接，同時，旋轉(zhuǎn)磁流變阻尼器10另一端與第一連接法蘭盤12固定連接，所述第一連接法蘭盤12與旋轉(zhuǎn)彈性體11連接；第一角度傳感器4安裝在第一連接法蘭盤12與旋轉(zhuǎn)彈性體11之間，所述旋轉(zhuǎn)彈性體11與第二連接法蘭盤13連接，所述第二連接法蘭盤13內(nèi)圈與諧波減速器3的柔輪3-2連接，第二角度傳感器6安裝在第二連接法蘭盤13與旋轉(zhuǎn)彈性體11之間；電機2的電機中心軸固定在電機轉(zhuǎn)子上，電機中心軸左端固定設(shè)置在諧波減速器3的波發(fā)生器3-3上，所述諧波減速器3通過剛輪3-1固定安裝在電機殼體上，電機中心軸右端與電機編碼器5的電機編碼器轉(zhuǎn)子5-2固定套裝，所述電機編碼器轉(zhuǎn)子5-2與電機編碼器定子5-3相配合，所述電機編碼器定子5-3固定在電機編碼器支座5-1上，所述電機編碼器支座5-1固定安裝在電機殼體上；電機驅(qū)動器1固定設(shè)置在右側(cè)關(guān)節(jié)外殼體9上，所述右側(cè)關(guān)節(jié)外殼體9與關(guān)節(jié)右端蓋14固定連接。

所述的旋轉(zhuǎn)彈性體11由內(nèi)圈11-1、外圈11-2、彈性單元11-3組成；所述內(nèi)圈11-1與外圈11-2同軸心，所述彈性單元11-3固定在內(nèi)圈11-1與外圈11-2之間；三組彈性單元沿著內(nèi)圈11-1的圓周均勻分布，所述內(nèi)圈11-1與第一連接法蘭盤12連接，所述外圈11-2與第二連接法蘭盤13連接。