[發明專利]一種可變剛度機器人關節

在審

• 申請號: 202210355916.3
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114905541A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 王家序;宋延奎;周聰;余泓宇;向果;賈航;郭娟
• 申請（專利權）人: 重慶奔騰科技發展有限公司;重慶科技學院;重慶大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/00
• 代理公司: 北京中政聯科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 鄧楠

本發明提供了一種可變剛度機器人關節，包括殼體、支軸、關節彎曲驅動機構、連接件、多塊彈性片、多個滑動組件、兩組剛度調節組件和調節驅動組件。該可變剛度機器人關節通過兩組剛度調節組件分別調節驅動組件以及多個滑動組件相互配合，實現了對關節內部彈性片長度的主動調節，進而實現了該機器人關節剛度的主動調節。同時，通過設計兩組剛度調節組件作用在每個滑動組件上，使得滑動組件兩側受力更加穩定，保證了剛度調節過程中的平順性和穩定性，具有結構簡單、剛度調節范圍大、可靠性高等優點。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種可變剛度機器人關節。

背景技術

目前，機器人關節多為傳統的驅動電機和變速器組成的近乎純剛性結構體，沒有彈性元件，這些機器人關節沖擊力大、傳動滯后、受到碰撞后易損壞難修復。即使是采用了諧波減速器的柔性關節，其剛度調節范圍受限，柔順性較差，無法完全滿足人機協作的安全性和機械臂的柔順性。

雖然也出現了一些被動變剛度的機器人關節，但這類被動變剛度關節多為串聯彈性驅動器，這種驅動器當彈性元件確定后，剛度特性也隨之確定，剛度不可主動調節。因此，如何實現機器人關節主動變剛度調節是本領域技術人員亟待解決的問題。

發明內容

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種可變剛度機器人關節，以實現機器人關節剛度的主動調節。

為了實現上述目的，本發明提供一種可變剛度機器人關節，包括殼體；支軸，其轉動穿設在所述殼體內；關節彎曲驅動機構，其用于驅動所述支軸旋轉；連接件，其穿設在所述支軸上并位于所述殼體內；多塊彈性片，所述彈性片的一端與所述連接件連接，所述彈性片的另一端沿所述支軸的徑向延伸；多個滑動組件，與所述彈性片的數量相對應，所述滑動組件可滑動地穿設在所述彈性片上；兩組剛度調節組件，分別布置在所述連接件的兩側，并與每個所述滑動組件連接，所述剛度調節組件轉動套設在所述支軸上；以及調節驅動組件，其設置在所述殼體內，其用于使兩組所述剛度調節組件同步驅動所有所述滑動組件沿所述彈性片滑動，以改變所述彈性片的有效長度。

優選地，所述剛度調節組件包括：第一調節盤，其轉動套設在所述支軸上，所述第一調節盤設置有多條曲線滑道；以及第二調節盤，其布置所述第一調節盤背離所述連接件的一側，所述第二調節盤設置在所述殼體上，并轉動套設在所述支軸上，所述第二調節盤設置有多條徑向滑道，每條所述徑向滑道分別對應一條所述曲線滑道，所述徑向滑道在所述第一調節盤上的投影與所述曲線滑道有重疊；所述調節驅動組件用于驅動兩個所述第一調節盤旋轉，所述滑動組件分別與所述曲線滑道和所述徑向滑動配合。

優選地，所述調節驅動組件包括蝸輪、蝸桿和調節驅動電機；所述蝸輪呈中空結構，兩個所述第一調節板分別布置在所述蝸輪的兩側并與所述蝸輪連接，所述蝸輪位于兩個所述第二調節盤之間，所述蝸輪、所述第一調節盤、所述第二調節盤、所述支軸同軸線布置；所述蝸桿轉動設置在所述殼體內并與所述蝸輪嚙合，所述調節驅動電機設置在所述殼體上并與所述蝸桿連接。

優選地，所述滑動組件包括支撐座、第一滑動單元和兩組第二滑動單元；所述支撐座呈中空結構，所述第一滑動單元設置在所述支撐座內，所述第一滑動單元之間設置有間隙，所述彈性片穿過所述間隙并與所述第一滑動單元滑動配合；兩組所述第二滑動單元分別布置在所述支撐座的兩側，所述第二滑動單元分別滑動配合在對應一側的所述曲線滑道和所述徑向滑道內。

優選地，所述第一滑動單元包括兩個滑輪，兩個所述滑輪轉動設置在所述支撐座內并分別貼合在所述彈性片的兩側，所述滑輪的轉動軸線平行于所述支軸；所述第二滑動單元包括支柱、第一滾動軸承和第二滾動軸承，所述支柱的一端與所述支撐座相連，所述支軸的另一端依次穿過所述曲線滑道和所述徑向滑道；所述第一滾動軸承和所述第二滾動軸承分別固定穿設在所述支柱上，所述第一滾動軸承滑動配合在所述曲線滑道內，所述第二滾動軸承滑動配合在所述徑向滑道內。