一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构，包括外壳、第一无油轴承、导向轴和两个弹簧组件，所述外壳为中空结构，其内壁的左右两端分别设置有挡台；所述第一无油轴承套装在所述外壳的内壁上；所述导向轴的轴线水平设置，其右端伸入所述外壳内并能在所述外壳内左右移动，所述导向轴上设置有轴肩，所述轴肩位置于两个所述弹簧组件之间；每个所述弹簧组件均包括第二无油轴承、轴环、橡胶垫片、卡簧和压缩弹簧。本实用新型专利技术通过两个对称布置的压缩弹簧的交替工作，用单一结构实现了在拉伸和压缩两个方向上的传动,从而使整个结构更加轻量化、小型化，能方便地布置在人形机器人的各个关节位置。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于串联弹性驱动器领域，更具体地，涉及一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构。
技术介绍
串联弹性驱动器中一般包括一个驱动器和一个与之串联的弹性元件，在驱动器驱动机器人关节运动时增加关节的柔性，从而降低人形机器人关节驱动时的能耗，并起到保护和缓冲的作用。目前为止应用最广泛的弹性元件就是压缩弹簧，通过压缩弹簧的形变传递驱动力。该弹性元件需要布置在人形机器人上，因而在功能和结构上有自身的特殊性。首先在功能上，需要机器人模拟人实现关节的拉伸与压缩动作，所以弹性元件要能够在拉伸和压缩两个方向上传递驱动力。而压缩弹簧一般都只能用于拉伸或压缩，无法通用。其次在结构上，机器人的重量越轻越好，因此弹性元件也要实现轻量化，不能过重。而且人的四肢修长，所以弹性元件的径向尺寸应该尽量的小，从而方便布置在人形机器人身上。因此目前市面上基本上没有专门针对人形机器人串联弹性驱动器在功能和结构上的特殊性而设计的弹性元件。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构，以提高人形机器人上的串联弹性驱动器的轻量化与集成化程度。为实现上述目的，按照本技术，提供了一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构，其特征在于，包括外壳、第一无油轴承、导
向轴和两个弹簧组件，其中，所述外壳为中空结构，其内壁的左右两端分别设置有挡台；所述第一无油轴承套装在所述外壳的内壁上；所述导向轴的轴线水平设置，其右端伸入所述外壳内并能在所述外壳内左右移动，所述导向轴上设置有轴肩，所述轴肩位置于两个所述弹簧组件之间；两个所述弹簧组件左右对称设置；每个所述弹簧组件均包括第二无油轴承、轴环、橡胶垫片、卡簧和压缩弹簧，其中，所述第二无油轴承固定套接在所述导向轴的外侧上，所述轴环固定套接在所述第二无油轴承上，所述橡胶垫片安装在所述外壳内，其一侧与所述轴环抵接，另一侧与所述挡台抵接，所述卡簧固定套接在所述导向轴上，以用于限制所述橡胶垫片的位置，所述压缩弹簧穿装在所述导向轴上，并且所述压缩弹簧的一端与所述轴环抵接，另一侧与所述导向轴上的轴肩抵接。优选地，还包括两个关节接头，其中一个关节接头安装在所述导向轴的左端并且所述导向轴的左端伸出所述外壳，另一个关节接头安装在所述外壳的右端。优选地，所述外壳包括左壳体和右壳体，所述左壳体的右端套接在所述右壳体的左端并且这两个端部通过螺钉固定连接在一起。优选地，所述弹簧组件还包括橡胶垫圈，所述橡胶垫圈活动套接在所述导向轴的外侧，并且其位于所述轴环和所述导向轴的轴肩之间，以用于限制所述压缩弹簧的压缩量。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：本技术通过两个对称布置的压缩弹簧的交替工作，用单一结构实现了在拉伸和压缩两个方向上的传动。整个结构多采用轴环、薄壁无油轴承等轻量化零件，长度能通过自由选择弹簧的长度来
改变，从而使整个结构更加轻量化、小型化，能方便地布置在人形机器人的各个关节位置；结构中也加入了卡簧、聚氨酯垫片等限位、防护零件，减少运动过程中产生的振动与噪音，提高了结构的可靠性，延长了结构的寿命。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是图1中沿A-A线的剖视图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。参照图1、图2，一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构，包括外壳11、第一无油轴承12、导向轴1和两个弹簧组件，其中，所述外壳11为中空结构，其内壁的左右两端分别设置有挡台15；所述第一无油轴承12套装在所述外壳11的内壁上；所述导向轴1的轴线水平设置，其右端伸入所述外壳11内并能在所述外壳11内左右移动，所述导向轴1上设置有轴肩2，所述轴肩2位置于两个所述弹簧组件之间；两个所述弹簧组件左右对称设置；每个所述弹簧组件均包括第二无油轴承9、轴环8、橡胶垫片10、卡簧4和压缩弹簧3，其中，所述第二无油轴承9固定套接在所述导向轴1的外侧上，所述轴环8固定套接在所述第二无油轴承9上，所述橡胶垫片10安装在所述外壳11内，其一侧与所述轴环8抵接，另一侧与一所述挡台15抵接，所述卡簧4固定套接在所述导向轴1上，以用于限制所述橡胶垫片
10沿所述导向轴1的位置，所述压缩弹簧3穿装在所述导向轴1上，并且所述压缩弹簧3的一端与所述轴环8抵接，另一侧与所述导向轴1上的轴肩2抵接。进一步，还包括两个关节接头6，其中一个关节接头6安装在所述导向轴1的左端并且所述导向轴1的左端伸出所述外壳11，另一个关节接头6安装在所述外壳11的右端。进一步，所述外壳11包括左壳体和右壳体，所述左壳体的右端套接在所述右壳体的左端并且这两个端部通过螺钉13固定连接在一起。进一步，所述压缩弹簧与所述导向轴1之间设置有橡胶垫圈7，所述橡胶垫圈7固定套接在所述导向轴1的外侧。进一步，所述弹簧组件还包括橡胶垫圈7，所述橡胶垫圈7活动套接在所述导向轴1的外侧，并且其位于所述轴环8和所述导向轴1的轴肩之间，以用于限制所述压缩弹簧3的压缩量。导向轴1的轴肩在左右移动时会推动橡胶垫圈7移动，橡胶垫圈7移动碰到第二无油轴承9后会被压缩，其被压缩到最大形变后就无法再被压缩，这样可以便限制了轴环8和导向轴1的轴肩的距离，也就可以限制压缩弹簧3的压缩量，防止压缩弹簧3超过最大压缩量而造成损坏。本技术在导向轴1中间设置轴肩2作为压缩弹簧3的支撑底座，可以在轴肩2上均匀开孔，以减轻导向轴1和整个双向弹簧结构的重量。导向轴1的两端有用于安装卡簧4的槽，限制压缩弹簧3在非工作阶段在导向轴1上的自由滑动。导向轴1的一端还有凸台5，其带有螺纹，与其中一个关节接头6连接，减少整个机构所受的径向力。压缩弹簧3一端抵靠在轴肩2上；优选地，橡胶垫圈7采用聚氨酯材料制成。压缩弹簧3的另一端抵靠在轴环8上，为了减少滑动摩擦，轴环8套在第二无油轴承9上，第二无油轴承9相对于导向轴1进行滑动。轴环8另一端固定有橡胶垫片10，用于轴环8与外壳11接触时的缓冲。优选地，橡胶垫片10采用聚氨
酯材料制成。橡胶垫片10外设有卡簧4，限制压缩弹簧3在非工作阶段在导向轴1上的自由滑动。两个压缩弹簧3及上述配件关于轴肩2作左右对称布置，整个弹簧组件结构套在无油轴承12上，减少轴肩2及轴环8在滑动过程中受到的滑动摩擦力。外壳11把第一无油轴承12包住，起到支撑作用。本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构，其特征在于，包括外壳、第一无油轴承、导向轴和两个弹簧组件，其中，所述外壳为中空结构，其内壁的左右两端分别设置有挡台；所述第一无油轴承套装在所述外壳的内壁上；所述导向轴的轴线水平设置，其右端伸入所述外壳内并能在所述外壳内左右移动，所述导向轴上设置有轴肩，所述轴肩位置于两个所述弹簧组件之间；两个所述弹簧组件左右对称设置；每个所述弹簧组件均包括第二无油轴承、轴环、橡胶垫片、卡簧和压缩弹簧，其中，所述第二无油轴承固定套接在所述导向轴的外侧上，所述轴环固定套接在所述第二无油轴承上，所述橡胶垫片安装在所述外壳内，其一侧与所述轴环抵接，另一侧与所述挡台抵接，所述卡簧固定套接在所述导向轴上，以用于限制所述橡胶垫片的位置，所述压缩弹簧穿装在所述导向轴上，并且所述压缩弹簧的一端与所述轴环抵接，另一侧与所述导向轴上的轴肩抵接。

【技术特征摘要】
1.一种人形机器人关节串联弹性驱动器的双向弹簧结构，其特征在于，包括外壳、第一无油轴承、导向轴和两个弹簧组件，其中，所述外壳为中空结构，其内壁的左右两端分别设置有挡台；所述第一无油轴承套装在所述外壳的内壁上；所述导向轴的轴线水平设置，其右端伸入所述外壳内并能在所述外壳内左右移动，所述导向轴上设置有轴肩，所述轴肩位置于两个所述弹簧组件之间；两个所述弹簧组件左右对称设置；每个所述弹簧组件均包括第二无油轴承、轴环、橡胶垫片、卡簧和压缩弹簧，其中，所述第二无油轴承固定套接在所述导向轴的外侧上，所述轴环固定套接在所述第二无油轴承上，所述橡胶垫片安装在所述外壳内，其一侧与所述轴环抵接，另一侧与所述挡台抵接，所述卡簧固定套接在所述导向轴上，以用于限制所述橡胶垫片的位置，所述压缩弹簧穿装在所述导向轴上，并且所...

【专利技术属性】
技术研发人员：高亮，唐华彬，李新宇，胡成颢，董昊臻，王权，李硕，钟浩然，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42