机器人及其关节驱动装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种机器人及其关节驱动装置，机器人关节的驱动装置包括：关节驱动轮和联动齿轮；与所述关节驱动轮和联动齿轮均啮合的同步齿带，所述同步齿带的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。由于通过调节部件改变第一弹性件和/或第二弹性件的长度，进而改变了第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，实现了机器人关机刚度的改变，使关节的驱动装置的刚度范围大大增加，能够适用于多种环境，大大提高了柔性关节的通用性。

Robot and Its Joint Driving Device

The utility model discloses a robot and its joint driving device, which comprises a joint driving wheel and a linkage gear, a synchronous belt meshing with both the joint driving wheel and the linkage gear, and a first elastic part and a second elastic part are successively connected between the two ends of the synchronous belt. The length of the first elastic member and/or the second elastic member can be adjusted. By adjusting the length of the first and/or the second elastic components, the stiffness of the elastic components formed by the first and second elastic components is changed, and the stiffness of the shutdown of the robot is changed. The stiffness range of the joint driving device is greatly increased, and it can be applied to many environments. It improves the versatility of flexible joints.

【技术实现步骤摘要】
机器人及其关节驱动装置
本技术涉及机器人
，更具体地说，涉及一种机器人及其关节驱动装置。
技术介绍
随着机器人技术应用领域的不断扩大，机器人逐渐进入了娱乐、医疗、服务等其它非工业领域。在这些领域中，由于机器人的工作位置和工作环境未知，不能够预先设计好机器人的工作流程，传统的刚性机械臂已不能够胜任工作需求。为了适应机器人技术的发展，轻型柔性机械臂应运而生，弹性元件或柔性机构逐渐被应用到机器人关节中。柔性关节由于具有高负载/自重比、良好的缓冲功能等优点，使机器人在安全性、环境适应性等方面具有突出的表现，近年来成为柔性机器人研究领域的热点。现有技术中的柔性关节仅通过简单增加弹性元件或弹性机构，但是其刚度范围较小并不能满足多种环境的需要，导致柔性关节的通用性较差。综上所述，如何有效地解决柔性关节的刚度范围较小且通用性较差的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的第一个目的在于提供一种机器人关节的驱动装置，该机器人关节的驱动装置的结构设计可以有效地解决柔性关节的刚度范围较小且通用性较差的问题，本技术的第二个目的是提供一种包括上述机器人关节的驱动装置的机器人。为了达到上述第一个目的，本技术提供如下技术方案：一种机器人关节的驱动装置，包括：关节驱动轮和联动齿轮；与所述关节驱动轮和联动齿轮均啮合的同步齿带，所述同步齿带的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述同步齿带的两端之间连接有至少一个弹簧，每个所述弹簧的两端分别与所述同步齿带的两端相对固定；所述调节部件为卡在所述弹簧上的滑块，所述滑块上开设有螺旋槽，所述弹簧的螺旋圈卡在所述螺旋槽内，转动所述滑块以使所述滑块相对于所述弹簧沿着所述弹簧的长度方向移动；所有所述弹簧的位于所述滑块的第一侧的部分为第一弹性件，所有所述弹簧的位于所述滑块的第二侧的部分为第二弹性件。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述弹簧为多个时，多个所述弹簧同轴设置，所述滑块的数量为一个且所有弹簧均卡在所述滑块上；该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件，所述刚度调节组件包括第一电机、穿过所述弹簧的驱动轴和设置在所述第一电机和驱动轴之间的第一传动部件，所述滑块与所述驱动轴之间周向固定且所述滑块能够相对于所述驱动轴轴向滑动。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述弹簧的数量为两个。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述弹簧为多个时，多个所述弹簧并排分布，所述滑块的数量为多个且多个所述弹簧上分别卡设有多个所述滑块上；该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件，所述刚度调节组件包括第一电机、分别穿过多个所述弹簧的多个驱动轴和设置在所述第一电机和多个所述驱动轴之间的第一传动部件，与同一所述弹簧配合的所述滑块和所述驱动轴之间周向固定且两者能够相对轴向滑动。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，还包括驱动组件，所述驱动组件包括：与所述弹簧平行设置的丝杆、与所述丝杆螺纹连接的拨叉和驱动所述丝杆转动的第一驱动部件；所述第一驱动部件带动所述丝杆转动以使所述拨叉沿着丝杆的周向移动，所述拨叉沿着丝杆的轴向移动时带动所述滑块一起移动。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述第一驱动部件包括：第二电机、设置在所述第二电机和所述丝杆之间的第二传动部件。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，还包括能量补偿组件，所述能量补偿组件包括：离合器，所述离合器闭合时该能量补偿组件能够带动所述丝杆转动，所述离合器断开时该能量补偿组件与所述丝杆分离；固定件和涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的第一端与所述固定件固定连接；第二驱动部件，所述涡卷弹簧的第二端与所述第二驱动部件固定连接，且所述第二驱动部件能够带动所述涡卷弹簧的第二端相对于所述涡卷弹簧的第一端转动以压紧所述涡卷弹簧。优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述第二驱动部件包括：内齿圈、与所述内齿圈啮合的行星齿轮和与所述行星齿轮啮合的太阳轮；制动器，所述制动器能够制动以使所述内齿圈和太阳轮固定，所述涡卷弹簧的第一端与所述太阳轮相对固定，所述涡卷弹簧的第二端与所述内齿圈固定连接。一种机器人，包括如上述中任一项所述的机器人关节的驱动装置。应用本技术实施例提供的机器人关节的驱动装置时，由于在同步齿带上串接了第一弹性件和第二弹性件，通过调节部件改变第一弹性件和/或第二弹性件的长度，进而可以改变第一弹性件和第二弹性件的耦合长度，进而改变了第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，实现了机器人关机刚度的改变。由上可知，通过调节部件改变第一弹性和/或第二弹性件的长度，可以实现调节第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，使关节的驱动装置的刚度范围大大增加，能够适用于多种环境，大大提高了柔性关节的通用性。为了达到上述第二个目的，本技术还提供了一种机器人，该机器人包括上述任一种关节的驱动装置。由于上述的关节的驱动装置具有上述技术效果，具有该关节的驱动装置的机器人也应具有相应的技术效果。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的机器人关节的驱动装置的侧视图；图2为本技术实施例提供的机器人关节的驱动装置的主视图；图3为本技术实施例提供的机器人关节的驱动装置传动路线图；图4为本技术实施例提供的机器人关节的刚度调节组件的结构示意图；图5为图4中A区域的局部放大图；图6为本技术实施例提供的机器人关节的刚度调节的原理图；图7为本技术实施例提供的机器人关节的刚度调节的原理图；图8为本技术实施例提供的驱动组件的结构示意图；图9为本技术实施例提供的能量补偿组件的爆炸图；图10为本技术实施例提供的能量补偿组件的结构示意图。在图1-10中：1-关节驱动轮、2-驱动组件、2a-拨叉、2b-丝杆、2c-第二传动部件、2d-联轴器、2e-第二电机、3-能量补偿组件、3a-离合器、3b-内齿圈、3c-前端制动器、3d-行星架、3e-行星齿轮、3f-涡卷弹簧、3g-太阳轮、3h-后端制动器、3i-太阳轮支架、4-联动齿轮、5-刚度调节组件、5a-第一电机、5b-第一传动部件、5c-驱动轴、6-滑块、7-弹簧、7a-内弹簧、7b-外弹簧、8-同步齿带、9-连接件。具体实施方式本技术的第一个目的在于提供一种机器人关节的驱动装置，该机器人关节的驱动装置的结构设计可以有效地解决柔性关节的刚度范围较小且通用性较差的问题，本技术的第二个目的是提供一种包括上述机器人关节的驱动装置的机器人。下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人关节的驱动装置，其特征在于，包括：关节驱动轮(1)和联动齿轮(4)；与所述关节驱动轮(1)和联动齿轮(4)均啮合的同步齿带(8)，所述同步齿带(8)的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。

【技术特征摘要】
1.一种机器人关节的驱动装置，其特征在于，包括：关节驱动轮(1)和联动齿轮(4)；与所述关节驱动轮(1)和联动齿轮(4)均啮合的同步齿带(8)，所述同步齿带(8)的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。2.根据权利要求1所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述同步齿带(8)的两端之间连接有至少一个弹簧(7)，每个所述弹簧(7)的两端分别与所述同步齿带(8)的两端相对固定；所述调节部件为卡在所述弹簧(7)上的滑块(6)，所述滑块(6)上开设有螺旋槽，所述弹簧(7)的螺旋圈卡在所述螺旋槽内，转动所述滑块(6)以使所述滑块(6)相对于所述弹簧(7)沿着所述弹簧(7)的长度方向移动；所有所述弹簧(7)的位于所述滑块(6)的第一侧的部分为第一弹性件，所有所述弹簧(7)的位于所述滑块(6)的第二侧的部分为第二弹性件。3.根据权利要求2所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述弹簧(7)为多个时，多个所述弹簧(7)同轴设置，所述滑块(6)的数量为一个且所有弹簧(7)均卡在所述滑块(6)上；该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件(5)，所述刚度调节组件(5)包括第一电机(5a)、穿过所述弹簧(7)的驱动轴(5c)和设置在所述第一电机(5a)和驱动轴(5c)之间的第一传动部件(5b)，所述滑块(6)与所述驱动轴(5c)之间周向固定且所述滑块(6)能够相对于所述驱动轴(5c)轴向滑动。4.根据权利要求3所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述弹簧(7)的数量为两个。5.根据权利要求2所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述弹簧(7)为多个时，多个所述弹簧(7)并排分布，所述滑块(6)的数量为多个且多个所述弹簧(7)上分别卡设有多个所述滑块(6)上；该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件(5)，所述刚度调节组件(5)包括第一电机(5a)、分别穿过多个所述弹簧(7)的多个驱动轴(5c)和设置在所述第一电机(5a...

【专利技术属性】
技术研发人员：李智军，王浩，徐崔超，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34