[发明专利]机电一体化被动柔顺控制机器人关节在审
申请号: | 201811024005.2 | 申请日: | 2018-09-04 |
公开(公告)号: | CN108818612A | 公开(公告)日: | 2018-11-16 |
发明(设计)人: | 曹福成;李超;李志瑶;王丽荣;叶明;张月 | 申请(专利权)人: | 长春大学 |
主分类号: | B25J17/02 | 分类号: | B25J17/02 |
代理公司: | 吉林长春新纪元专利代理有限责任公司 22100 | 代理人: | 王怡敏 |
地址: | 130022 吉林*** | 国省代码: | 吉林;22 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 柔顺 磁流变阻尼器 机电一体化 控制机器人 传感系统 驱动系统 关节 减速器 机器人技术领域 角位移传感器 连接传动系统 测量弹性体 电机编码器 电机驱动器 非导磁垫圈 机器人关节 旋转弹性体 阻尼器外壳 弹性单元 高度集成 外部冲击 扰动 形变 交互性 柔顺性 输出轴 输入轴 体积小 重量轻 阻尼片 阻尼器 导磁 垫圈 端盖 内圈 机器人 电机 | ||
1.一种机电一体化被动柔顺控制机器人关节,其特征在于:包括驱动系统、传感系统、连接传动系统,其特征在于,所述驱动系统包括电机驱动器(1)、电机(2)和谐波减速器(3),所述传感系统包括第一角度传感器(4)、电机编码器(5)、第二角度传感器(6),所述连接传动系统包括输出法兰盘(7)、左侧关节外壳体(8)、右侧关节外壳体(9)、旋转磁流变阻尼器(10)、旋转弹性体(11)、第一连接法兰盘(12)、第二连接法兰盘(13)、第一圆柱滚子轴承(15)第二圆柱滚子轴承(16);
所述输出法兰盘(7)与左侧关节外壳体(8)固定连接,旋转磁流变阻尼器(10)设置于左侧关节外壳体(8)内部,并且与输出法兰盘(7)连接,同时,旋转磁流变阻尼器(10)另一端与第一连接法兰盘(12)固定连接,所述第一连接法兰盘(12)与旋转弹性体(11)连接;第一角度传感器(4)安装在第一连接法兰盘(12)与旋转弹性体(11)之间,所述旋转弹性体(11)与第二连接法兰盘(13)连接,所述第二连接法兰盘(13)内圈与谐波减速器(3)的柔轮(3-2)连接,第二角度传感器(6)安装在第二连接法兰盘(13)与旋转弹性体(11)之间;电机(2)的电机中心轴固定在电机转子上,电机中心轴左端固定设置在谐波减速器(3)的波发生器(3-3)上,所述谐波减速器(3)通过刚轮(3-1)固定安装在电机壳体上,电机中心轴右端与电机编码器(5)的电机编码器转子(5-2)固定套装,所述电机编码器转子(5-2)与电机编码器定子(5-3)相配合,所述电机编码器定子(5-3)固定在电机编码器支座(5-1)上,所述电机编码器支座(5-1)固定安装在电机壳体上;电机驱动器(1)固定设置在右侧关节外壳体(9)上,所述右侧关节外壳体(9)与关节右端盖(14)固定连接。
2.根据权利要求1所述的机电一体化被动柔顺控制机器人关节,其特征在于:所述的旋转弹性体(11)由内圈(11-1)、外圈(11-2)、弹性单元(11-3)组成;所述内圈(11-1)与外圈(11-2)同轴心,所述弹性单元(11-3)固定在内圈(11-1)与外圈(11-2)之间;三组弹性单元沿着内圈(11-1)的圆周均匀分布,所述内圈(11-1)与第一连接法兰盘(12)连接,所述外圈(11-2)与第二连接法兰盘(13)连接。
3.根据权利要求2所述的机电一体化被动柔顺控制机器人关节,其特征在于:所述的弹性单元(11-3)为层叠圆环状。
4.根据权利要求1所述的机电一体化被动柔顺控制机器人关节,其特征在于:所述的旋转磁流变阻尼器(10)由阻尼器外壳体(10-1)、非导磁垫圈(10-2)、导磁垫圈(10-3)、线圈(10-4)、阻尼片(10-5)、输入轴(10-6)、输出轴(10-7)及阻尼器端盖(10-8)组成,所述阻尼器端盖(10-8)安装在阻尼器外壳体(10-1)上,所述阻尼片(10-5)固定在输入轴(10-6)上,所述线圈(10-4)和导磁垫圈(10-3)安装在阻尼片(10-5)两侧;所述输出轴(10-7)与输出法兰盘(7)连接,输入轴(10-6)与第一连接法兰盘(12)固定连接;所述非导磁垫圈(10-2)设置在阻尼器外壳体(10-1)的内壁上;所述磁流变液阻尼器(10)的磁回路依次由阻尼器外壳体(10-1)、线圈(10-4)、导磁垫圈(10-3)、磁流变液、阻尼片(10-5)、磁流变液、导磁垫圈(10-3)、线圈(10-4)、阻尼器外壳体(10-1)形成。
5.根据权利要求1所述的机电一体化被动柔顺控制机器人关节,其特征在于:所述的第一角度传感器包括第一角度传感器转子(4-1)和第一角度传感器定子(4-2),所述第一角度传感器转子(4-1)与旋转弹性体(11)的内圈(11-1)连接,第一角度传感器定子(4-2)与左侧关节外壳体(8)固定连接;第一圆柱滚子轴承(15)安装在第一角度传感器转子(4-1)上;所述的第二角度传感器(6)包括第二角度传感器转子(6-1)和第二角度传感器定子(6-2),所述第二角度传感器转子(6-1)与旋转弹性体(11)的外圈(11-2)连接,第二角度传感器定子(6-2)与第二角度传感器转子(6-1)配合连接,第二圆柱滚子轴承(16)安装在第二角度传感器转子(6-1)上。
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