柔性关节及柔性机构制造技术

本发明专利技术公开了一种柔性机构，包括轨道组件和柔性组件；轨道组件包括第一轨道和第二轨道，第一轨道内设有与其滑动配合的第一滑块，第二轨道内设有与其滑动配合的第二滑块；柔性组件包括绕一固定轴旋转的牵引杆，第二滑块与牵引杆滑动配合，第一滑块和和第二滑块之间设有弹簧相连；当第一滑块在第一轨道内的位置保持不动时，第二滑块沿着第二滑轨移动的过程中，牵引杆与弹簧的轴线之间的夹角保持不变；且：牵引杆与弹簧的轴线之间的夹角随着第一滑块沿着第一滑轨内滑动而改变。本发明专利技术还公开了一种柔性关节。本发明专利技术的柔性关节及柔性机构，既可使关节的输出刚度可调节，而且在关节转动过程中可保持刚度不变，以使扭矩线性输出。以使扭矩线性输出。以使扭矩线性输出。

【技术实现步骤摘要】
柔性关节及柔性机构


[0001]本专利技术属于机器人
，具体的为一种柔性关节及柔性机构。

技术介绍

[0002]随着计算机技术、电子元件技术和电机技术等科学技术的持续快速的发展，机器人技术也得到了迅速的提升，并被广泛的应用于各种生产生活场景中，由于足式机器人表现优异，因此成为研究的热点。
[0003]足式机器人运动的稳定与高效不仅依赖于复杂的机器人控制系统，还取决于自身的机械结构。足式机器人的腿是实现机器人运动的核心部件，腿的结构的物理特性决定了机器人的运动能力，其中合适的腿的刚度对提高足式机器人在高速运动下的稳定性和减缓足端冲击具有重要意义。在不同运动速度下以及不同地面环境下，足式机器人的运动稳定性和高效性对腿部刚度的需求不同，因此需要使腿的刚度能够根据不同的运动需求主动调节，即要求腿部关节可以根据需要主动调节关节输出刚度。然而，目前大多数可变刚度柔性关节的刚度在关节旋转过程中会被动改变，即关节扭矩的输出不是线性输出，这对建立机器人运动控制函数带来困难。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种柔性关节及柔性机构，既可使关节的输出刚度可调节，而且在关节转动过程中可保持刚度不变，以使扭矩线性输出。
[0005]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]本专利技术首先提出了一种柔性机构，包括轨道组件和柔性组件；
[0007]所述轨道组件包括第一轨道和第二轨道，所述第一轨道内设有与其滑动配合的第一滑块，所述第二轨道内设有与其滑动配合的第二滑块；
[0008]所述柔性组件包括绕一固定轴旋转的牵引杆，所述第二滑块与所述牵引杆滑动配合，所述第一滑块和和第二滑块之间设有弹簧相连；
[0009]当所述第一滑块在所述第一轨道内的位置保持不动时，所述第二滑块沿着所述第二滑轨移动的过程中，所述牵引杆与所述弹簧的轴线之间的夹角保持不变；且：
[0010]所述牵引杆与所述弹簧的轴线之间的夹角随着所述第一滑块沿着所述第一滑轨内滑动而改变。
[0011]进一步，所述第一轨道为圆弧轨道或直线轨道。
[0012]本专利技术还提出了一种柔性装置，包括曲线槽盘和与所述曲线槽盘转动配合的中心轴，所述曲线槽盘上环形均布设有至少两个如权利要求1或2所述的柔性机构，所述第一轨道和第二轨道设置在所述曲线槽盘上，所述固定轴与所述中心轴同轴，所述牵引杆与所述中心轴同步转动；
[0013]还包括用于驱动所述第一滑块沿着第一轨道滑动以改变所述牵引杆与所述弹簧的轴线之间的夹角的刚度调节机构。
[0014]进一步，所述刚度调节机构包括与所述中心轴转动配合的刚度调节盘和用于驱动所述刚度调节盘转动的刚度调节驱动机构；所述刚度调节盘上与所述第一滑块一一对应设有调节轨道，在沿着所述中心轴轴线的视图方向上，所述调节轨道与对应的所述第一轨道相交；所述第一滑块与所述调节轨道滑动配合。
[0015]进一步，所述刚度调节驱动机构包括安装在所述曲线槽盘上调节电机，所述调节电机的输出轴与所述刚度调节盘之间设有用于驱动所述刚度调节盘绕所述中心轴转动的齿轮传动机构。
[0016]进一步，所述齿轮传动机构包括设置在所述调节电机输出轴上的主动齿轮和设置在所述刚度调节盘外周壁上与所述主动齿轮啮合的被动齿轮。
[0017]进一步，所述曲线槽盘上设有转动配合套装在所述中心轴上的中心套，所述刚度调节盘转动配合套装在所述中心套上，且所述中心套上安装有用于防止所述刚度调节盘沿所述中心轴轴向方向移动的限位盘，所述刚度调节盘位于所述限位盘与所述曲线槽盘之间。
[0018]进一步，所述中心套上安装有光栅编码器，所述中心轴上设有与其同步转动的光栅编码盘。
[0019]进一步，所述柔性组件位于所述曲线槽盘与所述刚度调节盘之间；或，所述曲线槽盘背向所述刚度调节盘的一侧设有保护盘，所述柔性组件位于所述曲线槽盘与所述保护盘之间。
[0020]进一步，所述保护盘上设有第一辅助轨道和第二辅助轨道，所述第一辅助轨道与所述第一轨道一一对应设置，所述第二辅助轨道与所述第二轨道一一对应设置；在沿着所述中心轴轴线的视图方向上，所述第一辅助轨道的中心线与对应的所述第一轨道的中心线之间重合，所述第二辅助轨道的中心线与所述第二轨道的中心线之间重合。
[0021]本专利技术的有益效果在于：
[0022]本专利技术的柔性机构，通过设置牵引杆绕一固定轴转动转动，同时使牵引杆与第二滑块滑动配合，并在第一滑块和第二滑块之间设置长度可变化的弹簧；通过适配第一轨道和第二轨道的曲线形状，使第一滑块在第一轨道内的位置保持不动时，第二滑块沿着第二滑轨移动的过程中，此时牵引杆绕固定轴转动，牵引杆与弹簧的轴线之间的夹角保持不变，即在固定轴转动的过程中，可使柔性机构输出的刚度不变，以实现使扭矩线性输出的技术目的；另外，通过调节第一滑块在第一轨道中的位置，可使牵引杆与弹簧的轴线之间的夹角改变，使柔性机构输出的刚度改变，即可调节柔性机构的输出刚度。
附图说明
[0023]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：
[0024]图1为基于变斜率变传动比的原理图；
[0025]图2为本专利技术柔性机构实施例1的结构示意图；
[0026]图3为旋转式变斜率的原理图；
[0027]图4为四足机器人的结构示意图；
[0028]图5为拟合的第二轨道中心线的曲线图；
[0029]图6为不同转角下的关节输出转矩的曲线图；
[0030]图7为本专利技术柔性关节实施例的结构示意图；
[0031]图8为图7的A
‑
A剖面图；
[0032]图9为图7的立体图；
[0033]图10为曲线槽盘、刚度调节盘和保护盘的装配结构示意图；
[0034]图11的图10的右视图
[0035]图12的图10的后视图；
[0036]图13为曲线槽盘与柔性组件之间的装配结构示意图；
[0037]图14为图13的前轴测图；
[0038]图15为图13的后轴测图
[0039]图16为关节刚度控制曲线图。
[0040]附图标记说明：
[0041]11
‑
第一轨道；12
‑
第一滑块；13
‑
第二轨道；14
‑
第二滑块；15
‑
牵引杆；16
‑
弹簧；
[0042]21
‑
曲线槽盘；22
‑
中心轴；23
‑
刚度调节盘；24
‑
调节轨道；25
‑
调节电机；26
‑
主动齿轮；27
‑
被动齿轮；28
‑
中心套；29
‑
限位盘；30
‑
光栅编码器；31
‑
光栅编码盘；32
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种柔性机构，其特征在于：包括轨道组件和柔性组件；所述轨道组件包括第一轨道和第二轨道，所述第一轨道内设有与其滑动配合的第一滑块，所述第二轨道内设有与其滑动配合的第二滑块；所述柔性组件包括绕一固定轴旋转的牵引杆，所述第二滑块与所述牵引杆滑动配合，所述第一滑块和和第二滑块之间设有弹簧相连；当所述第一滑块在所述第一轨道内的位置保持不动时，所述第二滑块沿着所述第二滑轨移动的过程中，所述牵引杆与所述弹簧的轴线之间的夹角保持不变；且：所述牵引杆与所述弹簧的轴线之间的夹角随着所述第一滑块沿着所述第一滑轨内滑动而改变。2.根据权利要求1所述的柔性机构，其特征在于：所述第一轨道为圆弧轨道或直线轨道。3.一种柔性装置，其特征在于：包括曲线槽盘和与所述曲线槽盘转动配合的中心轴，所述曲线槽盘上环形均布设有至少两个如权利要求1或2所述的柔性机构，所述第一轨道和第二轨道设置在所述曲线槽盘上，所述固定轴与所述中心轴同轴，所述牵引杆与所述中心轴同步转动；还包括用于驱动所述第一滑块沿着第一轨道滑动以改变所述牵引杆与所述弹簧的轴线之间的夹角的刚度调节机构。4.根据权利要求3所述的柔性装置，其特征在于：所述刚度调节机构包括与所述中心轴转动配合的刚度调节盘和用于驱动所述刚度调节盘转动的刚度调节驱动机构；所述刚度调节盘上与所述第一滑块一一对应设有调节轨道，在沿着所述中心轴轴线的视图方向上，所述调节轨道与对应的所述第一轨道相交；所述第一滑块与所述调节轨道滑动配合。5.根据权利要求4所述的柔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李奇敏，蒋一凡，胡泽淞，
申请(专利权)人：重庆智泊特机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：