[实用新型]一种用于机器人腿部具有抱刹功能的两自由度关节模块

说明书

本实用新型属于机器人技术领域，特别是涉及一种用于机器人腿部具有抱刹功能的两自由度关节模块。包括抱刹装置（1）、外转子电机组件（2）、轴承压块A（3）、轴承A（4）、轴承套（5）、外壳（6）、驱动器（7）、外盖（8）、输出小齿轮（9）、输出大齿轮（10）、轴承B（11）、轴承压块B（12）、编码器（13）及支架（14）。其中，抱刹装置包括抱刹外罩（15）、抱刹片（16）、电磁铁（17）、抱刹基座（18）、扭簧（19）,抱刹片（16）为具有大摩擦力的软性材料，抱刹片（16）与抱刹外罩（15）固定在一起。该关节模块可用在机器人腿部胯关节和踝关节处，实现前后和左右方向的转动功能，可以模仿人体腿部的运动机理并在特定状态下保持平衡姿势。

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，特别是涉及一种用于机器人腿部具有抱刹功能的两自由度关节模块。

背景技术

目前，国内外大多数步行机器人一般由两条腿或多条腿构成。腿部关节比较灵活的其自由度也相应较多，活动范围和场所适应性比较强，但机械结构和运动控制也更复杂。特别是当机器人腿部一直保持一个姿态时，传统做法是一直给电机通电保持关节在一定的角度位置，如机器人两条腿十个关节电机都是这样一直通电，整个机器人耗电会很大，此时加大电池容量才能满足机器人工作要求，电池加大同时也增加了成本和整机重量。机器人想要行动自如，适应于不同场景，多数是机器人自带电池供电，而非外加输电线。对于步行机器人，一旦电池没电或者因故障突然断电，由于减速箱结构特性和整机重力作用，腿部关节将失去牵引力，机器人会失去平衡而摔倒，这样很容易摔坏机器人，倾倒的机器人甚至会压到人，对人造成人身安全。所以目前步行机器人腿部结构的发展趋势是在保证运动能力的基础上尽量减少自由度，简化关节结构，节省制造成本，减轻腿部重量，提高整个机器人的电池续航能力，并做到安全可靠。

发明内容

本实用新型的目的在于设计一种用于机器人腿部具备抱刹功能和两个自由度的关节模块。该模块可用在机器人腿部胯关节和踝关节处，实现前后和左右方向的转动功能，可以模仿人体腿部的运动机理并在特定状态下保持平衡姿势。

本实用新型的优势是在腿部关节转动到一定角度保持平衡姿态时，可以断开电机通电状态并通过开启抱刹装置把电机抱死，机器人腿部关节会一直保持当前的平衡姿态，从而可以减少电池的耗电，提高了电池的续航能力。当电池电量不够或出故障断电时，抱刹装置也会马上起作用，从而避免机器人腿部关节因失去牵引力造成重心改变失去平衡能力而摔倒甚至伤害到人。通过对关节结构进行塑胶包裹组成一个模块，避免里面金属结构外露而对人造成不必要的伤害，同时模块化设计有利于机器人组装和维修，胯关节和踝关节使用同一关节结构减少了零件种类，有利于降低整机制造成本，简化了关节结构，减少了关节整体尺寸，从而减轻了关节重量，提高了机器人腿部的灵活性。

为达到上述目的，本发明是通过下述技术方案实现的：

一种用于机器人腿部具有抱刹功能的两自由度关节模块，包括抱刹装置、外转子电机组件、轴承压块A、轴承A、轴承套、外壳、驱动器、外盖、输出小齿轮、输出大齿轮、轴承B、轴承压块B、编码器各2个及支架1个,通过程序控制驱动器和抱刹装置的通断，可以实现电机外转子的自由旋转和抱紧停止，从而保证机器人关节的灵活动作，即使突然断电也能维持原来的状态。

所述的关节模块，抱刹装置包括抱刹外罩、抱刹片、电磁铁、抱刹基座、扭簧。

所述的关节模块，抱刹片为具有大摩擦力的软性材料，抱刹片与抱刹外罩固定在一起。

所述的关节模块，支架是一个骨架主体，关节模块所有零件都固定在支架上。

所述的关节模块，外转子电机组件由外转子电机和行星减速箱组成，通过螺丝固定在支架上。

所述的关节模块输出小齿轮套在外转子电机组件输出轴上并通过平键销进行径向定位。