一种磁力滑轮组机器人变刚度关节制造技术

一种磁力滑轮组机器人变刚度关节，包括大臂承载体、肘关节载体、小臂、滑轮组和绳索绞盘，大臂承载体连接肘关节载体连接小臂，肘关节载体通过滑轮组连接小臂，绳索绞盘设置在大臂承载体上；在大臂承载体上设置有柔性永磁变刚度机构；1.让装配结构更为紧凑。2.其内部可以安全布置小臂关节中的线路，不受关节运动影响。3.本发明专利技术可以在具体使用中将驱动单元与变刚度关节后置，由于设计选用并联式结构，在构建多自由度关节时，优化了串联式结构因为多自由度的惯量叠加导致的刚度变化能力不足的缺点。并设计了双结构控制，使关节控制能力的时效性得到了很大的提升。效性得到了很大的提升。效性得到了很大的提升。

【技术实现步骤摘要】
一种磁力滑轮组机器人变刚度关节


[0001]本专利技术属于柔性变刚度机器人
，涉及一种柔性并联拮抗式机器人用变刚度关节，特别适合单/多自由度变刚度机器人关节的构建。

技术介绍

[0002]机器人技术在工业生产、医疗服务、人文娱乐等方向得到了越来越多的应用，与人的接触也越来越频繁紧密。因此人们对人机交互问题的关注日益提高。
[0003]变刚度机器人关节和传统刚性关节的主要区别为：在整体结构中加入了可调刚度的弹性元件，对非结构化环境的适应性增强，更好的满足了对结构稳定性和柔顺行的需求，又能减少能量的大量消耗，可以增强人机安全性和环境适应性。其中采用绳索驱动方式的并联变刚度关节与人体肌肉驱动方式最为接近。关节两侧利用非线性弹簧，通过双电机控制弹簧的伸缩量来调节关节位置和输出力矩，实现关节的刚度和位置控制。目前限制并联绳索驱动的变刚度关节发展的主要问题有，控制关节刚度时，需要持续消耗能量，因此其能量利用效率不高。因此设计一款刚度大范围变化，体积小、质量轻且关节刚度调整能力和驱动能力高的变刚度关节对解决并联绳索驱动的机器人能量消耗高的问题具有重要意义。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：
[0005]本专利技术的目的是提供一种提升关节刚度调整能力和驱动能力，并减小关节体积的变刚度关节。其目的是解决以往所存在的问题，该变刚度关节便于驱动单元和变刚度单元后置，采用磁力滑轮组结构从而可以进一步增强变刚度关节的刚度调整能力和驱动能力。
[0006]技术方案：
[0007]一种柔性永磁变刚度机器人关节，其特征在于：包括大臂承载体2、肘关节载体3、小臂、滑轮组5和绳索绞盘，大臂承载体2连接肘关节载体3连接小臂，肘关节载体3通过滑轮组5连接小臂，绳索绞盘27设置在大臂承载体2上；在大臂承载体2上设置有柔性永磁变刚度机构；
[0008]所述绳索绞盘为两个，分别为第一绳索绞盘27
‑
1和第二绳索绞盘27
‑
2，所述柔性永磁变刚度机构为两个，分别为第一柔性永磁变刚度机构和第二柔性永磁变刚度机构；
[0009]所述柔性永磁变刚度机构包括固定座8和移动滑座16；
[0010]固定座8包括两个竖板8
‑
1和连接两个竖板8
‑
1的连接板8
‑
2，所述移动滑座16为由滑动杆16
‑
2和锥形底座16
‑
1构成的
“↓”
形结构，滑动杆16
‑
2的下端设置锥形底座16
‑
1，滑动杆16
‑
2的上端穿过连接板8
‑
2且能相对于连接板8
‑
2做上下移动；
[0011]滑动杆16
‑
2的上端设置有滑轮12，两个竖板8
‑
1的顶端各设置一个定滑轮，即第一定滑轮7和第二定滑轮11；
[0012]在连接板8
‑
2的底部设置有第一锥形永磁环13，在锥形底座16
‑
1的上端设置有与第一锥形永磁环13对应的第二锥形永磁环14；
[0013]缠绕在第一绳索绞盘27
‑
1上的绳索，依次绕过第一柔性永磁变刚度机构中的第一定滑轮7的上端、滑轮12的下端以及第二定滑轮11的上端后连接至滑轮组5；
[0014]缠绕在第二绳索绞盘27
‑
2上的绳索，依次绕过第二柔性永磁变刚度机构中的第一定滑轮7的上端、滑轮12的下端以及第二定滑轮11的上端后连接至滑轮组5。
[0015]两个竖板8
‑
1的内侧设置有移动滑槽15或者移动滑轨，锥形底座16
‑
1的左右两端，伸入移动滑槽15内或者设置在移动滑轨上且能沿着移动滑槽15或者移动滑轨上下移动。
[0016]滑轮组5包括第一关节位移导向块30和第二关节位移导向块21，第一关节位移导向块30的弧形沿A与第二关节位移导向块21的弧形沿B接触，使得第二关节位移导向块21的弧形沿B能在第一关节位移导向块30的弧形沿A上滚动；
[0017]第一关节位移导向块30的侧面上垂直设置有第一导向杆19
‑
1、第二导向杆19
‑
2、第四导向杆19
‑
4和第六导向杆19
‑
6；第一导向杆19
‑
1、第二导向杆19
‑
2和第四导向杆19
‑
4呈三点式布置，第六导向杆19
‑
6位于第一关节位移导向块30的弧形沿A的弧形圆心位置，第二关节位移导向块21的侧面上垂直设置有第三导向杆19
‑
3、第五导向杆20和第七导向杆19；第三导向杆19
‑
3、第五导向杆20和第七导向杆19的轴心位于同一直线上或者第三导向杆19
‑
3、第五导向杆20和第七导向杆19呈三点式布置，第七导向杆19位于第二关节位移导向块21的弧形沿B的弧形圆心；从第一柔性永磁变刚度机构中第二定滑轮11的上端引出的第一绳索6
‑
1从第一导向杆19
‑
1的上端绕过后从第二导向杆19
‑
2的下端绕过再从第三导向杆19
‑
3的下端缠绕后再在第二导向杆19
‑
2和第三导向杆19
‑
3之间反复缠绕，最后将第一绳索6
‑
1固定在第二导向杆19
‑
2或第三导向杆19
‑
3上；
[0018]从第二柔性永磁变刚度机构中第二定滑轮11的上端引出的第二绳索6
‑
2从第一导向杆19
‑
1的下端绕过后从第四导向杆19
‑
4的上端绕过再从第五导向杆20绕过后反复缠绕第四导向杆19
‑
4和第五导向杆20最后固定在第四导向杆19
‑
4或第五导向杆20上；
[0019]关节定位块17的后端套在第六导向杆19
‑
6上且能以第六导向杆19
‑
6为轴转动，关节定位块17的前端套在第七导向杆19上且能以第七导向杆19为轴转动。
[0020]其中第一绳索绞盘27
‑
1与第一柔性永磁变刚度机构中的第一定滑轮7和第二定滑轮11外切于同一条直线，第二绳索绞盘27
‑
1与第二柔性永磁变刚度机构中的第一定滑轮7和第二定滑轮11外切于同一条直线。
[0021]所述柔性永磁变刚度机构中的动滑轮12夹于定滑轮7和定滑轮11的对称轴上。
[0022]第一绳索6
‑
1和第二绳索6
‑
2为软钢丝绳或其他柔软的只能弯曲却不能轴向伸缩的材料制成的绳索。
[0023]沿绳索绞盘27的旋转轴线依次布置有深沟球轴承、联轴器28和减速器29，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁力滑轮组机器人变刚度关节，其特征在于：包括大臂承载体(2)、肘关节载体(3)、小臂、滑轮组(5)和绳索绞盘，大臂承载体(2)连接肘关节载体(3)连接小臂，肘关节载体(3)通过滑轮组(5)连接小臂，绳索绞盘(27)设置在大臂承载体(2)上；在大臂承载体(2)上设置有柔性永磁变刚度机构；所述绳索绞盘为两个，分别为第一绳索绞盘(27
‑
1)和第二绳索绞盘(27
‑
2)，所述柔性永磁变刚度机构为两个，分别为第一柔性永磁变刚度机构和第二柔性永磁变刚度机构；所述柔性永磁变刚度机构包括固定座(8)和移动滑座(16)；固定座(8)包括两个竖板(8
‑
1)和连接两个竖板(8
‑
1)的连接板(8
‑
2)，所述移动滑座(16)为由滑动杆(16
‑
2)和锥形底座(16
‑
1)构成的
“↓”
形结构，滑动杆(16
‑
2)的下端设置锥形底座(16
‑
1)，滑动杆(16
‑
2)的上端穿过连接板(8
‑
2)且能相对于连接板(8
‑
2)做上下移动；滑动杆(16
‑
2)的上端设置有滑轮(12)，两个竖板(8
‑
1)的顶端各设置一个定滑轮，即第一定滑轮(7)和第二定滑轮(11)；在连接板(8
‑
2)的底部设置有第一锥形永磁环(13)，在锥形底座(16
‑
1)的上端设置有与第一锥形永磁环(13)对应的第二锥形永磁环(14)；缠绕在第一绳索绞盘(27
‑
1)上的绳索，依次绕过第一柔性永磁变刚度机构中的第一定滑轮(7)的上端、滑轮(12)的下端以及第二定滑轮(11)的上端后连接至滑轮组(5)；缠绕在第二绳索绞盘(27
‑
2)上的绳索，依次绕过第二柔性永磁变刚度机构中的第一定滑轮(7)的上端、滑轮(12)的下端以及第二定滑轮(11)的上端后连接至滑轮组(5)。2.根据权利要求1所述的一种磁力滑轮组机器人变刚度关节，其特征在于：两个竖板(8
‑
1)的内侧设置有移动滑槽(15)或者移动滑轨，锥形底座(16
‑
1)的左右两端，伸入移动滑槽(15)内或者设置在移动滑轨上且能沿着移动滑槽(15)或者移动滑轨上下移动。3.根据权利要求1所述的一种磁力滑轮组机器人变刚度关节，其特征在于：滑轮组(5)包括第一关节位移导向块(30)和第二关节位移导向块(21)，第一关节位移导向块(30)的弧形沿(A)与第二关节位移导向块(21)的弧形沿(B)接触，使得第二关节位移导向块(21)的弧形沿(B)能在第一关节位移导向块(30)的弧形沿(A)上滚动；第一关节位移导向块(30)的侧面上垂直设置有第一导向杆(19
‑
1)、第二导向杆(19
‑
2)、第四导向杆(19
‑
4)和第六导向杆(19
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6)；第一导向杆(19
‑
1)、第二导向杆(19
‑
2)和第四导向杆(19
‑
4)呈三点式布置，第六导向杆(19
‑
6)位于第一关节位移导向块(30)的弧形沿(A)的弧形圆心位置，第二关节位移导向块(21)的侧面上垂直设置有第三导向杆(19
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3)、第五导向杆(20)和第七导向杆(19)；第三导向杆(19
‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：张明，马鹏菲，孙凤，徐方超，李强，王传阳，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：