具有用于有腿机器人的整合过载保护的传动装置制造方法及图纸

一种示例性机器人(300)包括：马达(1300)，设置在关节(403)处，或关节配置为控制机器人的构件的动作；传动装置(1200)，包括联接到马达且配置为随马达旋转的输入构件(1312)、中间构件(1314)、和输出构件(1318)，其中中间构件固定使得在输入构件旋转时，输出构件随之以不同速度旋转；垫(1320)，摩擦地联接到传动装置的输出构件的侧表面且联接到机器人的所述构件；和弹簧(1328)，配置为在垫上施加轴向预压力，其中轴向预压力限定转矩极限，在该转矩极限被机器人的所述构件上的转矩负载超过时，传动装置的输出构件相对于垫打滑。

A transmission device with integrated overload protection for legged robots

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于有腿机器人的整合过载保护的传动装置
技术介绍
示例性机器人可以具有形成机器人腿和臂的多个构件。这些构件的动作可以被例如液压缸和马达这样的致动器控制。这些致动器的设计决定了机器人的运行特性，例如机器人可对命令和外部干扰多快做出响应。影响机器人性能的设计因素可以包括致动器的转动惯量和与之联接的传动装置的传动比，还有其他因素。
技术实现思路
本专利技术描述描述了涉及具有用于有腿机器人的整合过载保护的传动装置。在第一示例性实施方式中，本专利技术描述了机器人。机器人包括：(i)马达，设置在关节处，该关节配置为控制机器人的构件的动作；(ii)传动装置，包括联接到马达且配置为随马达旋转的输入构件、中间构件、和输出构件，其中输入构件配置为接合中间构件且在通过中间构件限定的开发环形空间中旋转，其中中间构件接合输出构件，且其中中间构件被固定，使得在输入构件旋转时，输出构件随之以不同速度旋转；(iii)垫，摩擦地联接到传动装置的输出构件的侧表面且联接到机器人的所述构件；和(iv)弹簧，配置为在垫上施加轴向预压力，其中轴向预压力限定转矩极限，在该转矩极限被机器人的所述构件上的转矩负载超过时，传动装置的输出构件相对于垫打滑。在第二示例性实施方式中，本专利技术描述了一组件。组件包括：(i)马达，设置在关节处，该关节配置为控制机器人的构件的动作；谐波驱动部，包括联接到马达且配置为随马达旋转的波形发生器、柔性齿轮、和刚性齿轮，其中柔性齿轮固定，使得在波形发生器旋转时，刚性齿轮随之以不同速度旋转；(iii)第一垫，摩擦地联接到刚性齿轮的远端侧表面且联接到机器人的所述构件；(iv)第二垫，摩擦地联接到刚性齿轮的近端侧表面；和(v)柔性构件，配置为在第一和第二垫上施加轴向预压力，其中轴向预压力限定转矩极限，在转矩极限被机器人的所述构件上的转矩负载超过时，刚性齿轮相对于第一或第二垫中的至少一个打滑。前述内容仅是示例性的且目的不是以任何方式进行限制。除了如上所述的示例性的方面、实施方式、和特征，通过参考附图和以下详细描述能理解进一步的方面、实施方式、和特征。附图说明图1根据示例性实施方式示出了机器人系统的构造。图2根据示例性实施方式示出了四足机器人。图3根据示例性实施方式示出了两足机器人。图4A根据示例性实施方式示出了具有螺旋致动器的机器人腿的截面。图4B根据示例性实施方式示出了上腿构件的截面。图5A根据示例性实施方式示出了托架，其具有在托架的外表面上设置的至少一个纵向通道。图5B根据示例性实施方式示出了抗旋转元件。图5C根据示例性实施方式示出了上腿构件和与之联接的抗旋转元件的透视图。图6A根据示例性实施方式示出了托架，具有与之联接的滚子。图6B根据示例性实施方式示出了上腿构件，其配置为在其中接收托架和轨道。图6C根据示例性实施方式示出了上腿构件和设置在其中的部件的俯视截面图。图7根据示例性实施方式示出了具有受到挤压的螺纹轴的构造。图8根据示例性实施方式示出了具有受到拉伸的螺纹轴的构造。图9根据示例性实施方式示出了上腿构件相对于髋关节偏开。图10根据示例性实施方式示出了马达从上腿构件偏开。图11根据示例性实施方式示出了机器人腿。图12A根据示例性实施方式示出了谐波驱动部的图。图12B根据示例性实施方式示出了图12A中的谐波驱动部的分解视图。图13A根据示例性实施方式示出了具有整合过载保护系统的示例性驱动系统。图13B根据示例性实施方式示出了图13A中的驱动系统的放大视图。图13C根据示例性实施方式示出了图13A中的驱动系统的分解视图。图14根据示例性实施方式示出了用于机器人构件的驱动系统的替换构造。图15A根据示例性实施方式示出了整合的马达控制器组件。图15B根据示例性实施方式示出了将转矩传感器和输出编码器连接到控制器。图15C根据示例性实施方式示出了图15A中所示的组件的热管理。图15D根据示例性实施方式示出了功率级印刷电路板的仰视图图15E根据示例性实施方式示出了从马达的定子引出的12根导线。图15F根据示例性实施方式示出了配置为与定子接合的相电路板。图15G根据示例性实施方式示出了图15A所示组件的分解视图。具体实施方式以下详细描述参考附图描述了所公开系统的各种特征和操作。本文所述的示例性实施方式不是限制性的。所公开系统的某些方面可以按各种不同配置布置和组合，其全部属于本文所构思的。进一步地，除非上下文另有描述，每一个图中示出的特征可以用于彼此组合。由此，附图通常应该被视为一个或多个总体实施方式的组成方面，应理解，不是所有的所示特征对每一个实施例来说都是必要的。另外，本说明书或权利要求中的元件、图块或步骤任何列举是为了清楚。由此，这种列举不应认为是要求或暗示这些元件、图块、或步骤必须严格依照具体结构或以特定顺序执行。术语“基本”是指所述特征、参数或值不需要确切实现，而是会发生例如包括公差、测量误差、测量准确性限制和本领域已知的其他因素在内的一定量的偏差或差异，但并不影响特征所要提供的效果。I.示例性机器人系统图1示出了可以根据本文所述的实施方式使用的机器人系统的示例性构造。机器人系统100可以配置为自主、半自主和/或使用通过用户(一个或多个)提供的指导来操作。机器人系统100可以以各种形式实施，例如两足机器人、四足机器人或一些其他结构。进而，机器人系统100也可以被称为机器人、机器人装置、或可动机器人等等其他名称，也存在其他命名，且可以是外骨骼装置或人类辅助装置。如图1所示，机器人系统100可以包括处理器(一个或多个)102、数据存储器104、和控制器(一个或多个)108，其一起可以是控制系统118的一部分。机器人系统100也可以包括传感器(一个或多个)112、电源(一个或多个)114、机械部件110、和电部件116。但是，机器人系统100是出于展示的目的显示的，且可以包括更多或更少的部件。机器人系统100的各种部件可以以任何方式连接，包括有线或无线连接。进一步地，在一些例子中，机器人系统100的部件可以分布在多个物理实体中而不是在单个物理实体中。也可以存在机器人系统100的其他示例性展示。处理器(一个或多个)102可以操作为一个或多个通常目的硬件处理器或特殊目的硬件处理器(例如数字信号处理器、专用集成电路等)。处理器(一个或多个)102可以配置为执行计算机可读程序指令106，并操作数据107，指令和数据存储在数据存储器104中。处理器(一个或多个)102也可以直接或间接地与机器人系统100的其他部件互动，例如传感器(一个或多个)112、电源(一个或多个)114、机械部件110、和/或电部件116。数据存储器104可以是一个或多个类型的硬件存储器。例如，数据存储器104可以包括或采取可被处理器(一个或多个)102读取或访问的一个或多个计算机可读存储介质的形式。一个或多个计算机可读存储介质可包括易失和/或非易失存储部件，例如光学、磁性、有机或另一类型的存储器或存储物，其可全部或部分地与处理器(一个或多个)102整合。在一些实施方式中，数据存储器104可以是单个物理装置。在其他实施方式中，数据存储器104可使用两个或更多物理装置实施，其可以经由有线或无线通信彼此通信。如前所述，数据存储器104可以包括计算机可读程序指令106和数据107。数本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人(300)，包括：马达(1300)，设置在关节(403)处，该关节配置为控制机器人(300)的构件的动作；传动装置(1200)，包括联接到马达(1300)且配置为随马达(1300)旋转的输入构件(1312)、中间构件(1314)、和输出构件(1318)，其中输入构件(1312)配置为接合中间构件(1314)且在通过中间构件(1314)限定的开发环形空间中旋转，其中中间构件(1314)接合输出构件(1318)，且其中中间构件(1314)被固定，使得在输入构件(1312)旋转时，输出构件(1318)随之以不同速度旋转；垫(1320)，摩擦地联接到传动装置(1200)的输出构件(1318)的侧表面且联接到机器人(300)的所述构件；和弹簧(1328)，配置为在垫上施加轴向预压力，其中轴向预压力限定转矩极限，在该转矩极限被机器人(300)的所述构件上的转矩负载超过时，传动装置(1200)的输出构件(1318)相对于垫打滑。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 15/380,6871.一种机器人(300)，包括：马达(1300)，设置在关节(403)处，该关节配置为控制机器人(300)的构件的动作；传动装置(1200)，包括联接到马达(1300)且配置为随马达(1300)旋转的输入构件(1312)、中间构件(1314)、和输出构件(1318)，其中输入构件(1312)配置为接合中间构件(1314)且在通过中间构件(1314)限定的开发环形空间中旋转，其中中间构件(1314)接合输出构件(1318)，且其中中间构件(1314)被固定，使得在输入构件(1312)旋转时，输出构件(1318)随之以不同速度旋转；垫(1320)，摩擦地联接到传动装置(1200)的输出构件(1318)的侧表面且联接到机器人(300)的所述构件；和弹簧(1328)，配置为在垫上施加轴向预压力，其中轴向预压力限定转矩极限，在该转矩极限被机器人(300)的所述构件上的转矩负载超过时，传动装置(1200)的输出构件(1318)相对于垫打滑。2.如权利要求1所述的机器人(300)，其中垫(1320)是摩擦地联接到传动装置的输出构件(1318)的远端侧表面的第一垫(1320)，机器人(300)进一步包括摩擦地联接到输出构件(1318)的近端侧表面的第二垫(1322)。3.如权利要求2所述的机器人(300)，其中第二垫(1322)联接到压板(1324)，该压板联接到机器人(300)的所述构件。4.如权利要求1–3中任一项所述的机器人(300)，进一步包括联接到机器人(300)的所述构件的约束环(1334)，其中传动装置(1200)的输出构件(1318)安装在通过约束环(1334)限定的开发环形空间中。5.如权利要求4所述的机器人(300)，进一步包括约束衬套(1340)，其安装在传动装置(1200)的输出构件(1318)和约束环(1334)之间，使得约束衬套(1340)的外周表面接合约束环(1334)的内周表面，且约束衬套(1340)的内周表面接合传动装置(1200)的输出构件(1318)的外周表面。6.如权利要求5所述的机器人(300)，其中约束衬套(1340)用塑料材料制造。7.如权利要求1–6中任一项所述的机器人(300)，进一步包括输出挠曲部(1326)构件，设置在垫(1320)和弹簧(1328)之间且与之相接，其中输出挠曲部(1326)构件联接到机器人(300)的所述构件，且其中输出挠曲部(1326)是扭转刚性的且是轴向可挠的。8.权利要求1–7中任一项所述的机器人(300)，其中所述垫(1320)限定一开放环形空间，机器人(300)进一步包括安装在通过垫(1320)限定的开放环形空间中的O型环(1338A)。9.权利要求1–8中任一项所述的机器人(300)，其中输入构件是椭圆形的且配置为使得中间构件(1314)随输入构件(1312)旋转而变形，其中中间构件(1314)配置为具有设置在其外周表面上的外部齿(1212)，其中输出构件(1318)配置为具有设置在其内周表面上且与中间构件(1314)的外部齿(1212)接合的内部齿(1214)。10.如权利要求9所述的机器人(300)，进一步包括转矩传感器(1316)，其安装到马达(1300)的壳体(1302)，其中中间构件(1314)包括薄壁筒体，其中外部齿(1212)周...

【专利技术属性】
技术研发人员：ZJ雅克科夫斯基，A杨，
申请(专利权)人：波士顿动力公司，
类型：发明
国别省市：美国,US