[發明專利]一種可變剛度的機器人關節模塊

有效

• 申請號: 201910542779.2
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110253623B
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發明（設計）人: 吳俊生;李原;張波;朱向陽
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

本發明公開了一種可變剛度的機器人關節模塊，涉及機器人領域，包括輸入端，輸出端，剛度調節機構及模塊外殼，所述剛度調節機構包括傳動機構，彈性元件，中央大圓盤，中央小圓盤，導向軸，軸套，滾子，滾子固定件，所述輸入端經由所述剛度調節機構與輸出端連接，所述輸出端與所述彈性元件一端固定，所述輸出端與模塊外殼與所述導向軸固定，所述傳動機構與所述中央大圓盤和所述中央小圓盤固定，所述彈性元件穿過所述所述滾子固定件，所述滾子固定件上固定有可轉動的滾子，所述彈性元件與所述滾子接觸，所述滾子固定件固定所述中央大圓盤上。本發明結構簡單緊湊，體積小，適用于更多場合，更易于控制，有利于提高模塊的負載能力。

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其涉及一種可變剛度的機器人關節模塊。

背景技術

隨著工業技術的發展，機器人獲得越來越廣泛的應用，其傳統采用的剛性關節具有結構簡單、響應及時等優點，但是在如今人機合作及交互的場合日益增加的情況下，剛性關節有著一定的機械傷人的危險。另外，當機器人在未知的環境中作業時，剛性關節也容易因碰撞而發生損壞。

傳統的機器人關節采用剛性連接，即整個機器人由驅動電機剛性地驅動，這樣會帶來機械傷人的危險，解決的辦法是在其中引入一個柔性模塊，當機械發生碰撞(例如說與人)時，其可以根據環境或設定等調整到合適的剛度。現有技術，存在以下技術問題：

1、存在間隙，不易控制

2、結構復雜

3、對彈性元件要求高

因此，本領域的技術人員致力于開發一種可變剛度的機器人關節模塊，易于控制，結構簡單，具有較高負載能力。

發明內容

有鑒于現有技術的上述缺陷，本發明所要解決的技術問題是：

1、存在間隙，不易控制

2、結構復雜

3、對彈性元件要求高

為實現上述目的，本發明提供了一種可變剛度的機器人關節模塊，包括輸入端，輸出端，剛度調節機構及模塊外殼，其中，所述剛度調節機構包括傳動機構，彈性元件，中央大圓盤，中央小圓盤，導向軸，軸套，滾子，滾子固定件，所述輸入端經由所述剛度調節機構與輸出端連接，所述輸入端用于輸入扭矩，所述輸入端與所述傳動機構一端固定，所述輸出端用于輸出扭矩，所述輸出端與所述傳動機構另一端固定，所述輸出端與所述模塊外殼整體固定，所述輸出端與所述彈性元件一端固定，所述輸出端與所述導向軸一端固定，所述模塊外殼與所述導向軸的另一端固定，所述中央大圓盤和所述中央小圓盤經所述軸套穿過所述導向軸，所述傳動機構與所述中央大圓盤和所述中央小圓盤固定，用于帶動所述中央大圓盤和所述中央小圓盤上下移動，所述彈性元件穿過所述所述滾子固定件，所述滾子固定件上固定有可轉動的滾子，所述彈性元件與所述滾子接觸，所述滾子固定件固定所述中央大圓盤上。

進一步地，所述傳動機構是滾珠絲杠，所述滾珠絲杠包括螺母與螺桿，所述螺桿分別與所述輸入端和所述輸出端固定，所述螺母與所述中央大圓盤和所述中央小圓盤固定。

進一步地，所述傳動機構是齒輪齒條，所述齒輪齒條包括齒輪和齒條，所述齒條與所述輸入端和所述輸出端固定，所述齒輪與所述中央大圓盤和所述中央小圓盤固定。

進一步地，所述傳動機構采用的是同步帶或者線纜傳動或者液壓傳動。

進一步地，所述彈性元件采用的是板簧或者彈簧片或者彈性梁。

進一步地，所述彈性元件有多個。

進一步地，所述彈性元件僅一側與所述滾子接觸，另一側并未與所述滾子固定件接觸。

進一步地，同一所述滾子固定件上有兩個所述彈性元件穿過。

進一步地，兩個所述彈性元件略呈“O”形。