一种可变刚度机器人关节结构

摘要

一种可变刚度机器人关节结构，属于仿生机器人关节技术领域，适用于仿生机器人的肘关节。本发明与现有技术相比，设计了一种全新的机器人关节结构，能够模拟具有非线性变刚度肌肉特性的关节，本发明采用弹簧片作为刚度调节部件，且弹簧片作为力传递部件，其刚度会根据作用长度变化而改变，为满足弹簧片作用长度的调节，本发明通过动力组件及动作执行组件配合驱动，通过移动滑座的滑移便可轻松调整弹簧片的作用长度。本发明可实现在刚度不变的情况下，仅令关节结构发生转动，即满足恒刚度条件下关节结构的位置调整；本发明还可实现在关节结构不发生转动的情况下，仅改变关节结构的刚度，从而满足设定刚度条件下的关节工作要求。

主权项

一种可变刚度机器人关节结构，其特征在于：包括大臂、大臂支架、小臂、小臂支架及可变刚度关节机构，所述可变刚度关节机构包括动力组件及动作执行组件，所述动力组件包括中心轴、第一驱动电机、第一蜗杆、第一蜗轮、第二驱动电机、第二蜗杆、第二蜗轮及套筒，所述动作执行组件包括内齿圈、太阳轮、行星轮、行星架、滑槽架、移动滑座及弹簧片；所述大臂固接在大臂支架上，所述中心轴通过轴承安装在大臂支架内，且中心轴与大臂相垂直；所述小臂固接在小臂支架上，小臂支架通过轴承连接在中心轴上，且小臂与中心轴相垂直；所述套筒通过轴承套装在中心轴上，套筒一侧端部设置为法兰盘结构；所述第一蜗杆通过轴承安装在大臂支架内，且第一蜗杆与大臂相平行，所述第一驱动电机与第一蜗杆一端相连接；所述第一蜗轮固定套装在套筒上，第一蜗轮与第一蜗杆相啮合；所述第二蜗杆通过轴承安装在大臂支架内，且第二蜗杆与大臂相平行，所述第二驱动电机与第二蜗杆一端相连接；所述第二蜗轮固定套装在中心轴上，第二蜗轮与第二蜗杆相啮合；所述内齿圈套在中心轴外侧并与套筒的端部法兰盘结构相固连，且内齿圈与中心轴同轴心设置；所述太阳轮固定套装在中心轴上，所述行星轮位于内齿圈与太阳轮之间，且行星轮同时与内齿圈及太阳轮相啮合；所述行星架通过轴承套装在中心轴上，所述行星轮与行星架之间连接有行星轮轴，行星轮轴一端固接在行星轮中心，行星轮轴另一端通过轴承连接在行星架上；所述滑槽架套在中心轴外侧并与行星架相固连，在滑槽架内设置有滑道，且滑道与中心轴相垂直；所述移动滑座通过滑道安装在滑槽架上，移动滑座与滑道滑动配合，在移动滑座与行星轮轴之间设置有曲柄，曲柄一端固定连接在行星轮轴上，在曲柄另一端设置有销轴，且销轴与中心轴相平行；在所述移动滑座上设置有让位销槽，所述销轴位于让位销槽内；在所述移动滑座内设置有相平行的两根限位杆，两根限位杆之间留有缝隙；所述弹簧片一端固定连接在滑槽架上，弹簧片另一端穿过限位杆之间的缝隙固接有夹头；在所述小臂支架上设置有让位滑槽，在让位滑槽内设置有滑杆，所述夹头与滑杆的杆体相固连。