【技术实现步骤摘要】
一种变刚度一体化关节
[0001]本专利技术涉及机器人
，特别是一种变刚度一体化关节。
技术介绍
[0002]人
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机器人协作是下一代机器人的发展趋势，要求机器人嵌入与人类安全互动的能力，而没有任何受伤的风险。现代自动化和制造也更喜欢人类和机器人一起工作，并共享工作空间，以提高适应性、灵活性和效率。目前市面上的大多数工业机器人往往配备刚性执行器，具有高精度、高速、工作量大等优点。然而，这种基于位置控制的刚性执行器对人体和环境具有内在的危险。虽然研究了许多采用轨迹规划和阻抗控制等控制方法来实现避撞或保证碰撞安全，但由于可能存在传感器故障、数据传输延迟、电机动力学慢等，其功能不可靠。在这种情况下，较小的额外位移会对环境产生很大的力，从而导致不安全的碰撞和破坏。
技术实现思路
[0003]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种变刚度一体化关节。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：一种变刚度一体化关节，包括外壳，所述外壳内固定设置无框电子定子，所述无框电机定子内配合设置有无框电机转子，所述无框电机转子内孔固定设置有转筒，所述转筒的一端连接谐波减速器的输入端，所述谐波减速器的输出端连接刚性输出端，所述刚性输出端上设置有一通轴，所述通轴一端穿过所述转筒并延伸出部分，所述外壳内还设置有柔性输出机构，所述通轴延伸出转筒的一端连接柔性输出机构的输入端。
[0005]具体地，所述的外壳内固定设置有法兰盘，所述无框电子定子通过法兰盘与外壳固定连接。>[0006]具体地，所述的外壳内还设置有刹车机构，所述刹车机构包括刹车盘，所述刹车盘固定在转筒上，所述刹车盘上开设有多个弧形槽，所述外壳内设置有固定架，所述固定架上设置有插销式抱闸，所述插销式抱闸的位置与弧形槽的位置对应。
[0007]具体地，所述刹车盘上设置有电机转速磁编码，所述通轴上设置有支架，所述支架上设置输出轴磁编码器。
[0008]具体地，所述柔性输出机构包括外环和内环，所述外环的内侧设置有多个限位器，所述内环的外部设置有多个支撑架，多个所述限位器和多个所述支撑架交错设置，相邻所述支撑架之间均设置有一限位器；相邻所述支撑架之间还设置有弧形的限位轴，所述限位器具有内腔，所述限位轴活动得穿过所述限位器，且限位轴位于限位器内的部分设置有挡环，所述挡环两侧的限位轴上均套设有SMA记忆合金弹簧，所述SMA记忆合金弹簧限位在限位器内。
[0009]具体地，所述的内环固定在通轴上。
[0010]具体地，所述的外环上固定设置有输出法兰。
[0011]具体地，所述的限位器和支撑架的个数均为偶数个。
[0012]具体地，所述支撑架抵在外环的内壁上滑动配合。
[0013]具体地，所述的限位器内设置有两个隔板将限位器的内腔分为三个区域，其中所述挡环位于中间的区域内，所述限位轴穿过两个所述隔板，且两个所述SMA记忆合金弹簧的一端分别固定在两侧的区域内，另一端伸长时可以伸入中间的区域内。
[0014]本专利技术具有以下优点：本专利技术的关节具有两个输出端，一端为刚性输出端，另一端为柔性输出端，其可以应用于人与机器人的协作工作，柔性的输出端能使人与机器人交互的过程中降低受伤的风险。
[0015]本专利技术的柔性输出端可以通过控制SMA记忆合金弹簧的通电数量也改变输出的刚度，可以在使用的过程中根据需求来进行控制，达到精确控制的效果。
附图说明
[0016]图1 为本专利技术的关节剖视结构示意图；图2 为本专利技术的柔性输出机构结构示意图；图3 为本专利技术的刹车盘结构示意图；图4 为本专利技术的刹车机构结构示意图；图中：1
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外壳，2
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无框电机定子，3
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无框电机转子，4
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转筒，5
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通轴，6
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谐波减速器，7
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刹车盘，71
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弧形槽，8
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电机转速磁编码，9
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输出轴磁编码器，10
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固定架，11
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柔性输出机构，111
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内环，112
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外环，113
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限位器，114
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限位轴，115
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挡环，116
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支撑架，117
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SMA记忆合金弹簧，118
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隔板，12
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输出法兰，13
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插销式抱闸，14
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法兰盘，15
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支架。
具体实施方式
[0017]为了使本专利技术的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，即所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0018]因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0019]需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”，“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程，方法，物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程，方法，物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程，方法，物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0020]下面结合附图对本专利技术做进一步的描述，但本专利技术的保护范围不局限于以下所述。
[0021]如图1～4所示，一种变刚度一体化关节，包括外壳1，所述外壳1内固定设置无框电
子定子2，所述无框电机定子2内配合设置有无框电机转子3，所述无框电机转子3内孔固定设置有转筒4，所述转筒4的一端连接谐波减速器6的输入端，所述谐波减速器6的输出端连接刚性输出端，所述刚性输出端上设置有一通轴5，所述通轴5一端穿过所述转筒4并延伸出部分，所述外壳1内还设置有柔性输出机构11，所述通轴5延伸出转筒4的一端连接柔性输出机构1的输入端。本实施例中将无框电机定子2固定在外壳1内，外壳1为筒状结构，并在无框电机定子2内装配无框电机转子3，无框电机定子2与无框电机转子3配合形成动力输出装置，其中无框电机转子3具有内孔，在无框电机转子3的内孔内固定一转筒4作为输出轴，转筒4为中空的结构，谐波减速器6也设本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种变刚度一体化关节，其特征在于：包括外壳（1），所述外壳（1）内固定设置无框电子定子（2），所述无框电机定子（2）内配合设置有无框电机转子（3），所述无框电机转子（3）内孔固定设置有转筒（4），所述转筒（4）的一端连接谐波减速器（6）的输入端，所述谐波减速器（6）的输出端连接刚性输出端，所述刚性输出端上设置有一通轴（5），所述通轴（5）一端穿过所述转筒（4）并延伸出部分，所述外壳（1）内还设置有柔性输出机构（11），所述通轴（5）延伸出转筒（4）的一端连接柔性输出机构（1）的输入端。2.根据权利要求1所述的一种变刚度一体化关节，其特征在于：所述的外壳（1）内固定设置有法兰盘（14），所述无框电子定子（2）通过法兰盘（14）与外壳（1）固定连接。3.根据权利要求1所述的一种变刚度一体化关节，其特征在于：所述的外壳（1）内还设置有刹车机构，所述刹车机构包括刹车盘（7），所述刹车盘（7）固定在转筒（4）上，所述刹车盘（7）上开设有多个弧形槽（71），所述外壳（1）内设置有固定架（10），所述固定架（10）上设置有插销式抱闸（13），所述插销式抱闸（13）的位置与弧形槽的位置对应。4.根据权利要求3所述的一种变刚度一体化关节，其特征在于：所述刹车盘（7）上设置有电机转速磁编码（8），所述通轴（5）上设置有支架（15），所述支架（15）上设置输出轴磁编码器（9）。5.根据权利要求1所述的一种变刚度一体化关节，其特征在于：所述柔性输出机构包括外环（112）和内环（111），所述外环（112）的内侧设置有多...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐术锋，姚佳男，赵国庆，周朋飞，
申请(专利权)人：内蒙古工业大学，
类型：发明
国别省市：
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