用于有腿机器人的螺旋致动器制造技术

一种示例性机器人(300)，包括：腿(304、306)，具有上腿构件(410)和在膝关节(404)处联接到上腿构件的下腿构件(412)；螺旋致动器(400)，设置在上腿构件中，其中螺旋致动器具有螺纹轴(406)和与螺纹轴同轴安装的螺母(408)，使得螺纹轴可在螺母中旋转；马达(402)，安装在上腿构件的上部部分处且联接到螺纹轴；托架(414)，与螺母同轴联接并安装，使得螺母设置在托架的近端端部处；和联动装置(418、422)，联接到托架，其中联动装置在膝关节处联接到下腿构件。

Spiral Actuator for Legged Robots

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于有腿机器人的螺旋致动器
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
本专利技术描述了涉及用于有腿机器人的螺旋致动器的实施方式。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)腿，具有上腿构件和在膝关节处联接到上腿构件的下腿构件；(ii)螺旋致动器，设置在上腿构件中，其中螺旋致动器具有螺纹轴和与螺纹轴同轴安装的螺母，使得螺纹轴可在螺母中旋转；(iii)马达，安装在上腿构件的上部部分处且联接到螺纹轴；(iv)托架，与螺母同轴联接并安装，使得螺母设置在托架的近端端部处；和(v)联动装置，联接到托架，其中联动装置在膝关节处联接到下腿构件。马达的旋转使得螺纹轴旋转，其进一步使得(a)螺母和托架沿螺纹轴的轴线行进，和使得(b)联动装置让下腿构件在膝关节处相对于上腿构件旋转。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)机器人的第一构件和机器人的第二构件，其中第二构件在关节处联接到第一构件；(ii)螺旋致动器，设置在第一构件中，其中螺旋致动器具有螺纹轴和与螺纹轴同轴安装的螺母，使得螺纹轴可在螺母中旋转；(iii)马达，安装在第一构件的上部部分处且联接到螺纹轴；(iv)托架，与螺母同轴联接并安装，使得螺母设置在托架的近端端部处；和(v)联动装置，联接到托架，其中联动装置在关节处联接到第二构件。马达的旋转使得螺纹轴旋转，其进一步使得(a)螺母和托架沿螺纹轴的轴线行进，和使得(b)联动装置让第二构件在关节处相对于第一构件旋转。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。数据107可以是任何类型的数据，例如配置数据、传感器数据、和/或诊断数据本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人(300)，包括：腿(304、306)，具有上腿构件(410)和在膝关节(404)处联接到上腿构件(410)的下腿构件(412)；螺旋致动器(400)，设置在上腿构件(410)中，其中螺旋致动器(400)具有螺纹轴(406)和与螺纹轴同轴安装的螺母(408)，使得螺纹轴(406)可在螺母(408)中旋转；马达(402)，安装在上腿构件(410)的上部部分处且联接到螺纹轴(406)；托架(414)，与螺母(408)同轴联接并安装，使得螺母(408)设置在托架(414)的近端端部(413)处；和联动装置(418、422)，联接到托架(414)，其中联动装置(418、422)在膝关节(404)处联接到下腿构件(412)，其中：马达(402)的旋转使得螺纹轴(406)旋转，其进一步使得(i)螺母(408)和托架(414)沿螺纹轴(406)的轴线(442)行进，和使得(ii)联动装置(418、422)让下腿构件(412)在膝关节(404)处相对于上腿构件(410)旋转。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.15 US 15/380,5611.一种机器人(300)，包括：腿(304、306)，具有上腿构件(410)和在膝关节(404)处联接到上腿构件(410)的下腿构件(412)；螺旋致动器(400)，设置在上腿构件(410)中，其中螺旋致动器(400)具有螺纹轴(406)和与螺纹轴同轴安装的螺母(408)，使得螺纹轴(406)可在螺母(408)中旋转；马达(402)，安装在上腿构件(410)的上部部分处且联接到螺纹轴(406)；托架(414)，与螺母(408)同轴联接并安装，使得螺母(408)设置在托架(414)的近端端部(413)处；和联动装置(418、422)，联接到托架(414)，其中联动装置(418、422)在膝关节(404)处联接到下腿构件(412)，其中：马达(402)的旋转使得螺纹轴(406)旋转，其进一步使得(i)螺母(408)和托架(414)沿螺纹轴(406)的轴线(442)行进，和使得(ii)联动装置(418、422)让下腿构件(412)在膝关节(404)处相对于上腿构件(410)旋转。2.如权利要求1所述的机器人(300)，进一步包括：轴承托架(432)，与螺纹轴(406)同轴地安装在上腿构件(410)中；和轴承(435)，在轴承托架(432)和螺纹轴(406)之间与螺纹轴(406)同轴安装，使得轴承(435)的外座圈与轴承托架(432)的内周表面(430)相接，且轴承(435)的内座圈与螺纹轴(406)的外周表面(430)相接。3.如权利要求2所述的机器人(300)，其中轴承(435)经由第一肩部(436)和第二肩部(438)被轴向保持，该第一肩部形成为螺纹轴(406)的外周表面(430)上的阶梯表面(430)，该第二肩部形成为轴承托架(432)的内周表面上的相应阶梯表面(430)。4.如权利要求3所述的机器人(300)，进一步包括轴向测压元件(440)，在轴承托架(432)和上腿构件(410)的内表面(430)之间安装在轴承托架(432)的外周表面(430)上。5.权利要求1–4中任一项所述的机器人(300)，其中螺母(408)抵靠肩部(416)固定在托架(414)的近端端部(413)中，该肩部形成为托架(414)的内周表面(430)上的阶梯表面(430)，使得在螺纹轴(406)旋转且螺母(408)沿螺纹轴(406)的轴线(442)行进，螺母(408)推靠到肩部(416)，以使得托架(414)朝向膝关节(404)行进。6.权利要求1–5中任一项所述的机器人(300)，其中联动装置(418、422)包括：第一连杆(418)，联接到托架(414)；和第二连杆(422)，在关节处联接到第一连杆(418)，该关节配置为允许第一连杆(418)和第二连杆(422)之间的相对旋转，其中第二连杆(422)联接到膝枢轴(426)，下腿构件(412)联接到膝枢轴，使得在托架(414)行进时，托架(414)推动第一连杆(418)，这使得第二连杆(422)绕膝枢轴(426)旋转，第二连杆(422)的旋转使得下腿构件(412)绕膝枢轴(426)旋转。7.如权利要求1–6中任一项所述的机器人(300)，进一步包括：脚构件(428)，联接到下腿构件(412)，其中上腿构件(410)在膝关节(404)处的膝枢轴(426)处联接到下腿构件(412)，其中联动装置(418、422)在设置在膝枢轴(426)和脚构件(428)之间的关节处联接到下腿构件(412)，使得在机器人(300)经由脚构件(428)置于表面(430)上时，螺纹轴(406)经历挤压力。8.如权利要求1–7中任一项所述的机器人(300)，进一步包括：脚构件(428)，联接到下腿构件(412)，其中上腿构件(410)在膝关节(404)处的膝枢轴(426)处联接到下腿构件(412)，其中联动装置(418、422)在一关节处联接到下腿构件(412)，且其中膝枢轴(426)设置在该关节和脚构件(428)之间，使得在机器人(300)经由脚构件(428)而置于表面(430)上时，螺纹轴(406)经历拉伸力。9.权利要求1–8中任一项所述的机器人(300)，其中托架(414)包括设置在托架(414)的外表面(430)上的纵向通道(500)，机器人(300)进一步包括凸块(506)，该凸...

【专利技术属性】
技术研发人员：SD波特，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