[发明专利]制动组件和具有所述制动组件的机器人关节及机器人

说明书

一种用于机器人关节的制动组件(100)和具有该制动组件的机器人关节，其中，所述制动组件包括定子环(110)和能够相对于定子环同心旋转的转子盘(120)，转子盘的外周具有曲线齿廓(121)，定子环中设置有用于容纳液压油的通道和由液压油驱动的多个制动部件(1121、1131)，该多个制动部件设置在两个通道区段(211、311)中，所述两个通道区段由连通通道(411)连通，所述曲线齿廓和所述多个制动部件设置成能够通过调节所述连通通道的打开量的大小实现转子盘相对于定子环的柔性阻尼制动。

技术领域

本发明涉及一种用于机器人关节的制动组件和具有所述制动组件的关节及机器人，尤其是一种能够基于液压力调节制动阻尼的制动组件和具有该制动组件的关节及机器人。

背景技术

工业机器人广泛应用于现代工业生产中，大多数工业机器人例如机械手和协作机器人等具有多个运动自由度，其中的旋转自由度一般通过关节实现。出于安全考虑，需要为机器人关节设置制动机构，以在发生断电或其他意外情况(例如传动机构失效)时使机器人能够保持位姿。

多数机器人关节由扭矩电机驱动并且通过谐波齿轮减速增矩，谐波齿轮的减速比通常可以达到100以上，这也意味着关节输出侧的扭矩为发动机输出扭矩的100倍以上，因此，关节制动机构通常设置在扭矩较小的关节输入侧(发动机侧)。但是，考虑到对扭矩传感器、谐波驱动机构等传动机构的保护，关节制动机构设置在关节输出侧无疑是更加理想的，因为在机器人承受较大的外部冲击时，设置在关节输出侧的制动机构可以将外部冲击导致的扭矩隔离，防止传递到关节输入侧对其他构件造成损害。而由于设置在关节输出侧需要承受较大扭矩，关节制动机构通常结构复杂且重量较重，这会对机器人的性能造成不利影响。

另外，现有机器人中常用的关节制动机构通常为刚性制动机构，例如通过在制动盘的齿之间插入止动件来实现制动，这种制动方式比较简单但是不利于机器人的维护。还有一些基于磁流变液的阻尼式制动装置，但是这种制动装置的阻尼大小是不可调的。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的问题，提供一种具有能够承受较大扭矩从而能够设置在关节输出侧并且阻尼可调的制动组件，本发明还提供一种具有该制动组件的关节及机器人。

一方面，本发明提供一种用于机器人关节的制动组件，该制动组件可以包括：

定子环，定子环中设置有通道，通道中容纳有液压油，通道包括由连通通道连通的第一通道区段和第二通道区段，开关部件设置在连通通道中并且能够打开和关闭连通通道，第一通道区段在所述定子环的径向内侧表面上开设有沿径向延伸的多个第一孔，多个第一制动部件密封地设置在对应的第一孔中并且能够沿对应的第一孔的轴线在伸出位置与缩回位置之间运动，所述第二通道区段在所述定子环的径向内侧表面上开设有沿径向延伸的多个第二孔，多个第二制动部件密封地设置在对应的第二孔中并且能够沿对应的第二孔的轴线在伸出位置与缩回位置之间运动；

同心地设置在定子环中的转子盘，转子盘能够围绕与所述定子环的公共轴线相对于所述定子环旋转，所述转子盘的外周具有曲线齿廓；

其中，液压油的压力设置成使得每个第一制动部件和每个第二制动部件同时与所述转子盘的曲线齿廓接触，并且所述多个第一孔和所述多个第二孔的位置以及所述曲线齿廓设置成使得所有第一制动部件和所有第二制动部件相对于所述缩回位置的位移量之和在所述转子盘的旋转过程中保持恒定，以使得在所述开关部件没有关闭所述连通通道时所述转子盘能够相对于所述定子环旋转，并且所述多个第一孔的位置以及所述曲线齿廓设置成使得所有第一制动部件相对于所述缩回位置的位移量之和在所述转子盘的旋转过程中不恒定，以使得在所述开关部件关闭所述连通通道时所述第一制动部件和所述第二制动部件制动所述转子盘。由于通过多个制动部件和曲线齿廓的配合协同制动，该用于机器人的关节能够承受较大扭矩从而能够设置在关节输出侧，并且由于液压油在两个通道区段之间的流动阻力可以通过调节连通通道的打开量的大小来调节，因此该用于机器人的关节能够提供阻尼可调的柔性制动。