一种柔顺可调的机器人关节、驱动方法及应用技术

本公开涉及机器人驱动技术领域，提出了一种柔顺可调的机器人关节、驱动方法及应用，机器人关节包括依次传动连接的动力驱动单元、变刚度单元以及动力输出单元；变刚度单元通过改变传力点的相对位置，改变传力力臂的半径来实现刚度的调整；动力输出单元内设置弹性元件，通过设置的通电控制电路的通断控制实现弹性元件的弹力变化，实现传力刚度调整；动力驱动单元通过刚度调整后的变刚度单元连接至动力输出单元，将动力输出。通过优化变刚度单元的设计，显著提高了机器人关节的柔顺性、控制精度和成本效益。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及机器人驱动相关，具体地说，是涉及一种柔顺可调的机器人关节、驱动方法及应用。

技术介绍

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
信息，并不必然构成在先技术。

2、随着人-机器人协作相互增强能力的应用愈加广泛，人机物理交互的安全性问题也越来越突出。机械式可变刚度驱动的机器人关节在人机安全物理交互中具有响应迅速、控制简单、建模依赖性低等优点，成为下一代协作机器人关节驱动的重要发展方向。

3、专利技术人在研究中发现，现有机械式可变刚度驱动关节大多基于拮抗或机构调节原理实现刚度调整，来达到柔顺驱动的效果，存在如下问题：

4、1)现有的基于拮抗或机构调节的驱动关节需要引入额外的调刚传动链(例如电机、丝杠、滑台、钢索、凸轮等)调整弹性元件的有效参与部分，这不仅增加了关节的死重，也导致了控制复杂度变大(摩擦、传动背隙)，尤其是主驱传动链和调刚传动链往往很难完全独立传动，传动的耦合扰动互相影响，进一步增加了机器人关节的能耗水平和控制稳定性，这对于人机协作交互应用非常不利。

5、2)现有变刚度关节存在结构臃肿本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：包括依次传动连接的动力驱动单元、变刚度单元以及动力输出单元；

2.如权利要求1所述的一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：变刚度单元包括变径调节组件、丝杆以及调刚轴架；变径调节组件设置传力块，传力块可滑动设置在调刚轴架上，变径调节组件基于丝杆转动调节传力块在调刚轴架上的位置改变传力力臂，实现刚度调节；

3.如权利要求2所述的一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：变径调节组件包括多个连杆、滑块和传力块，每个连杆一端通过螺母与丝杆配合，组成丝杆螺母运动副；每个连杆以丝杆为中心向外延伸，另一端通过铰接的滑块设置一个传力块，传力块...

【技术特征摘要】

1.一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：包括依次传动连接的动力驱动单元、变刚度单元以及动力输出单元；

2.如权利要求1所述的一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：变刚度单元包括变径调节组件、丝杆以及调刚轴架；变径调节组件设置传力块，传力块可滑动设置在调刚轴架上，变径调节组件基于丝杆转动调节传力块在调刚轴架上的位置改变传力力臂，实现刚度调节；

3.如权利要求2所述的一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：变径调节组件包括多个连杆、滑块和传力块，每个连杆一端通过螺母与丝杆配合，组成丝杆螺母运动副；每个连杆以丝杆为中心向外延伸，另一端通过铰接的滑块设置一个传力块，传力块可滑动设置在调刚轴架上；

4.如权利要求2所述的一种柔顺可调的机器人关节，其特征在于：变刚度单元的丝杆端头设置自锁装置，自锁装置包括杯型套筒，杯型套筒内依次设置压缩弹簧、限位环和限位盖；限位盖固定在杯型套筒边缘，用于限制限位环和压缩弹簧在杯型套筒内滑动；

5.如权利要求2所述的一种柔顺...

【专利技术属性】
技术研发人员：许亚鹏，叶国永，杨宏杰，国凯，刘宁，王守放，
申请(专利权)人：郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：