一种可变刚度驱动执行器及机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种可变刚度驱动执行器及机器人，包括支撑组件、刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统；所述支撑组件为刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统提供支撑；所述传感系统获取动力驱动组件输出端的转角，用于反馈控制校正；所述刚度调节组件对动力驱动组件的输出端的输出刚度进行调节。采用行星布局的同步带传动机构结合蜗轮蜗杆减速机构，不仅避免了传统减速器的重量和尺寸缺点，也在极为紧凑的空间内实现了独立地对弹性元件的同步调节。

A Variable Stiffness Driven Actuator and Robot

The invention discloses a variable stiffness driving actuator and a robot, including a support component, a stiffness regulating component, a power driving component and a sensing system; the support component provides support for a stiffness regulating component, a power driving component and a sensing system; the sensing system obtains the rotation angle of the output end of the power driving component for feedback control correction; and the stiffness regulating component. The output stiffness of the output terminal of the power drive assembly is adjusted. The planetary synchronous belt drive mechanism combined with worm gear and worm reducer not only avoids the shortcomings of traditional reducer in weight and size, but also realizes the synchronous adjustment of elastic elements independently in extremely compact space.

【技术实现步骤摘要】
一种可变刚度驱动执行器及机器人
本专利技术属于机器人执行器领域，具体涉及一种可变刚度驱动执行器及机器人。
技术介绍
随着机器人技术的不断发展，传统的机器人已无法满足各行各业对自动化装备所提出的新要求。机器人也从传统的汽车制造、生产搬运等应用场景，越来越多地拓展至生活服务、医疗康复、军事协作等领域。这些新的机器人应用领域属于高度的人机交互场合，对机器人的安全性和柔顺性要求极高。机器人可以从两大方向满足安全性和柔顺性的两大要求，其一，利用传统的高刚性机器人及多点传感器结合阻抗控制等复杂的控制算法，机器人可实现一定程度的柔顺运动，属于算法(软件)层面的解决方案；但是，该方向不仅对硬件(机器人本体+传感系统)的精度要求较高，其关键的柔顺控制算法性能(自适应性+高可靠性+高速实时性)更是极为难以实现；综合难度和成本极高，极大地限制了其发展与应用。其二，在硬件层面开发新型可变刚度驱动的机器人执行器，通过独立调节机器人的刚度，使得机器人能够在人机交互过程中实时调节交互作用力，即交互力较大时，机器人适当减小自身输出刚度，反之则适当增加输出刚度，从而实现安全的柔顺交互运动；机器人变刚度驱动主要从硬件层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变刚度驱动执行器，其特征在于，包括支撑组件、刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统；所述支撑组件为刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统提供支撑；所述传感系统获取动力驱动组件输出端的转角，用于反馈控制校正；所述动力驱动组件通过动力输出元件转动从而驱动负载；所述刚度调节组件对动力驱动组件的输出端的输出刚度进行调节，刚度调节组件包括第一电机、第一蜗轮蜗杆机构、承重轴、同步带传动模块、弹性元件和主驱动轴架，所述承重轴的一端通过第一轴承直接安装在支撑组件上，另一端通过第二轴承安装在主驱动轴架的一端，主驱动轴架的另一端通过第五轴承安装在动力输出元件上，所述动力输出元件通过第四轴承安装在支撑组件上，...

【技术特征摘要】
1.一种可变刚度驱动执行器，其特征在于，包括支撑组件、刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统；所述支撑组件为刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统提供支撑；所述传感系统获取动力驱动组件输出端的转角，用于反馈控制校正；所述动力驱动组件通过动力输出元件转动从而驱动负载；所述刚度调节组件对动力驱动组件的输出端的输出刚度进行调节，刚度调节组件包括第一电机、第一蜗轮蜗杆机构、承重轴、同步带传动模块、弹性元件和主驱动轴架，所述承重轴的一端通过第一轴承直接安装在支撑组件上，另一端通过第二轴承安装在主驱动轴架的一端，主驱动轴架的另一端通过第五轴承安装在动力输出元件上，所述动力输出元件通过第四轴承安装在支撑组件上，所述承重轴、主驱动轴架和动力输出元件三者同轴设置；所述主驱动轴架的外围设有同步带轮轴，所述弹性元件安装在同步带轮轴上，所述第一电机通过第一蜗轮蜗杆机构驱动同步带传动模块输入端转动，同步带轮模块的输出端驱动弹性元件绕同步带轮轴旋转，改变弹性元件与动力输出元件的接触点，实现刚度的调节。2.如权利要求1所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述动力驱动组件包括第二电机、第二蜗轮蜗杆机构、减速机构和动力输出元件，所述第二电机安装在支撑组件上，动力输出元件的末端连接有负载，所述第二电机通过第二蜗轮蜗杆机构驱动减速机构输入端转动，减速机构的输出端带动主驱动轴架转动，所述主驱动轴架通过所述弹性元件将动力传递到动力输出元件上，从而驱动负载的转动。3.如权利要求1或2所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述主驱动轴架设有第一筒段、带轮梁和支撑轴，所述第一筒段外围设置有带轮梁，所述带轮梁包括间隔设置的同步带轮梁和惰轮臂，同步带轮梁上设置有同步带轮轴，其中一个同步带轮轴上安装有同步带传动模块的输出端，所述主驱动支架通过支撑轴配合第三轴承安装在动力输出元件上，所述第一筒段的一端设置有轴向的沉孔，所述第一筒段通过该沉孔配合第二轴承实现与承重轴的连接。4.如权利要求3所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述同步传动模块包括第一同步带轮、第二同步带轮和第一同步带，所述第一同步带轮作为同步传动模块的输入端，安装在承重轴上与承重轴同轴转动，并通过第一同步带带动所述第二同步带轮转动，所述第二同步带轮安装在同步带轮轴上，并带动弹性元件同角速度旋...

【专利技术属性】
技术研发人员：国凯，许亚鹏，孙杰，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37