[实用新型]一种机械安全变刚度弹性关节

说明书

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，具体涉及一种机械安全变刚度弹性关节。

背景技术

随着机器人技术的飞速发展，机器人在工业、医疗、服务等行业的应用越来越广泛。然而人类对机器人的要求越来越高，因此需要大量能够与人共存的机器人，与人一起从事一些更加复杂的高级劳动。而现阶段由刚性关节构成的机器人不能胜任此类工作,因此研制变刚度弹性关节是现阶段的研究热点。

变刚度弹性关节由于安装有弹性元件，因此可以吸收外部的冲击，减少关节受到的损伤，保障与人交互的安全。同时，变刚度弹性关节能够根据任务要求实时调节关节刚度，从而使得机器人能够满足需要不同弹性的作业需求。

目前，国内外有关弹性关节的研究才刚刚开始，主要集中在弹性元件的设计，能量效率的优化，以及控制方法的研究。不同的关节结构设计、控制方法对于弹性关节的性能具有很大的影响。从现有结构来看，变刚度弹性关节还存在很多问题，如关节结构复杂，变刚度特性差，控制复杂，能量消耗大，安全性较低等。

近年来，国内对于变刚度弹性关节的研究也日趋热潮，主要集中在一些高校、研究所。如CN102211622A号专利公开的一种圆筒式的串联弹性驱动器，其结构复杂，且刚度不可调，只能实现直线运动，应用场合受限。如CN101934525B号专利公开的仿人机器人具有可变刚度柔性关节设计，虽然能实现变刚度的目的，但其结构复杂，依靠柔索驱动可靠性较低，不能实现快速运动和抗冲击作用，应用场合同样也受限。如CN104608142A号专利公开的一种旋转型变刚度柔性关节，其采用凸轮结构和丝杠螺纹副传动机构，关节输出转动范围受限，且变刚度结构部分较复杂，其应用场合同样受限。

发明内容

针对上述现有变刚度机器人弹性关节的结构相对复杂，变刚度特性差，控制复杂，能量消耗大，安全性较低等缺点，本实用新型旨在提出一种机械安全变刚度弹性关节。该关节结构相对简单，可以在关节运动过程中实时调节关节的刚度；且该关节安装有力反馈装置，可以实现刚度的精确调节。

本实用新型是通过下述技术方案来实现的：

一种机械安全变刚度弹性关节，具体包括：第一关节输出轴（1），第二关节输出轴（3），直线电机（4），弹簧（5），推盘（6）；其特征在于：所述第一关节输出轴（1）的内侧面设置有电机安装座，直线电机（4）固定在电机安装座上；所述直线电机（4）的运动部件与弹簧（5）固联；所述弹簧（5）的另一端与推盘（6）固联；所述第二关节输出轴（3）为凸轮轴,与推盘（6）之间构成凸轮传动；所述第二关节输出轴（3）与第一关节输出轴（1）之间构成转动副连接。

所述第一关节输出轴（1）的内端面设置有滑槽（72）,其滑槽可以是矩形，T形，梯形或燕尾槽形等；推盘（6）的一端设置有滑块（71）结构，与第一关节输出轴（1）的内端面滑槽（72）构成滑动连接。

上述方案中，更进一步还包括第一关节输出轴壳（2），固定连接在第一关节输出轴（1）一端，第一关节输出轴壳（2）具有保护内部结构和防尘的效果。

上述方案中，所述推盘（6）与第二关节输出轴（3）之间构成的凸轮传动可以实现凸轮的整周回转。

上述方案中，所述第一关节输出轴（1）接减速器输出端，第二关节输出轴（3）接机器人关节输出端。

上述方案中，所述第二关节输出轴（3）接减速器输出端，第一关节输出轴（1）接机器人关节输出端。

上述方案中，更进一步还包括第一关节输出轴壳(2)，所述推盘（6）的上下端分别设置有滑块结构与第一关节输出轴（1）和第一关节输出轴壳（2）之间构成的滑动连接，

上述方案中，所述推盘（6）的滑块两侧安装有滚子，实现推盘沿滑槽滑动的过程中实现变滑动为滚动。

上述方案中，所述推盘（6）与第一关节输出轴（1）和第一关节输出轴壳（2）之间的滑动滑槽可以设置为多道滑槽。

上述方案中，更进一步还包括位移传感器或/和压力传感器,所述位移传感器设置在弹簧（5）两端，用于检测弹簧的形变；所述压力传感器设置在弹簧一端，用于检测弹簧的压力。