[发明专利]一种变速比串并联弹性驱动转动关节机构

摘要

一种变速比串并联弹性驱动转动关节机构，属于机器人技术领域。本发明为了解决现有的机器人转动关节不能连续改变传动比，不具有缓冲的功能，致使关节受到冲击载荷会产生震动的问题。电机连接摩擦轮滑动导杆，小摩擦轮通过滑动键可在该导杆轴向滑动，并能跟随转动。大摩擦轮与转轴固连，转轴靠一对滚针轴承支撑，实现轴向移动。推力弹簧通过推力轴承作用在转轴上，使两摩擦轮压力；舵机带动两个曲柄摇杆机构运动；第一曲柄可间歇地带动第二曲柄运动，第一连杆带动止推块上下移动，止推块上开有凹槽，止推块上下移动过程中，滚动圆柱嵌入和嵌出凹槽，从而推动转轴发生轴向移动。本发明能实现连续改变传动比，具有弹性驱动器的特性，并能进行储能。

主权项

一种变速比串并联弹性驱动转动关节机构，所述变速比串并联弹性驱动关节机构包括机器人上肢(40)和机器人下肢(39)，其特征在于：所述变速比串并联弹性驱动关节机构还包括弹性驱动器(I)和串并联驱动关节(II)，机器人上肢(40)和机器人下肢(39)通过串并联驱动关节(II)连接在一起，弹性驱动器(I)通过带传动驱动驱动串并联驱动关节(II)动作；弹性驱动器(I)包括驱动电机(1)、摩擦轮滑动导杆(2)、小摩擦轮(3)、大摩擦轮(4)、转轴(5)、推力弹簧(7)、推力轴承(8)和舵机(9)；驱动电机(1)的输出轴连接摩擦轮滑动导杆(2)，小摩擦轮(3)通过滑动键安装在摩擦轮滑动导杆(2)上，小摩擦轮(3)可在所述擦轮滑动导杆(2)轴向滑动并能跟随所述擦轮滑动导杆(2)一起转动；大摩擦轮(4)固装在转轴(5)上，转轴(5)的一端通过一对滚针轴承(6)支撑并安装在固定于机器人上肢(40)上的支撑机座(21)内，转轴(5)可实现轴向移动；大摩擦轮(4)和小摩擦轮(3)之间摩擦传动；推力轴承(8)安装在转轴(5)的另一端上，位于推力轴承(8)两端的转轴(5)上还设有第一挡圈(18)和第二挡圈(19)，推力轴承(8)上还设有阶梯状挡筒(16)，推力弹簧(7)套在所述阶梯状挡筒(16)上，推力弹簧(7)位于支撑机座(21)上具有的挡环(21‑1)和阶梯状挡筒(16)的边沿(16‑1)之间且与二者相接触，转轴(5)还装有滚动圆柱支架(20)，滚动圆柱(15)和固定圆柱(30)分别安装在滚动圆柱支架(20)内，滚动圆柱(15)和固定圆柱(30)分别位于止推块(14)的两侧且滚动圆柱(15)靠近转轴(5)的另一端端面；推力弹簧(7)通过推力轴承(8)作用在转轴(5)上，使大摩擦轮(4)和小摩擦轮(3)之间具有压紧力；舵机(9)带动两套曲柄摇杆机构运动，一套曲柄摇杆机构包括第一曲柄(10)和第一连杆(11)，另一套曲柄摇杆机构包括第二曲柄(12)和第二连杆(13)，舵机(9)的输出轴与第一曲柄(10)固连，第一曲柄(10)与第二曲柄(12)之间有间隙，第一曲柄(10)可间歇地带动第二曲柄(12)运动；第一连杆(11)带动止推块(14)上下移动，止推块(14)上开有圆弧形凹槽(14‑1)，止推块(14)上下移动过程中，滚动圆柱(15)嵌入和嵌出所述圆弧形凹槽(14‑1)，从而推动转轴(5)发生轴向移动；第二连杆(13)可带动小摩擦轮(3)在摩擦轮滑动导杆(2)上滑动；小带轮(17)安装在转轴(5)上；串并联驱动关节(II)包括并联扭簧(26)和串联扭簧(25)，机器人上肢(40)上固设关节轴(40‑1)，关节轴(40‑1)上具有延伸件(40‑2)，机器人下肢(39)上设有关节套(39‑1)，关节套(39‑1)的外侧圆周还设有环形槽(39‑2)，关节套(39‑1)套装在关节轴(40‑1)上且二者之间安装有第一关节轴承(38)，挡盖(28)的内表上具有挡盖轴(28‑1)， 挡盖轴(28‑1)安装在延伸件(40‑2)的内腔中且二者之间装有第二关节轴承(37)，轴承端盖(27)安装在关节套(39‑1)上用于定位第一关节轴承(38)；关节套(39‑1)上由内至外依次套装有并联扭簧(26)和串联扭簧(25)，并联扭簧(26)的一端与环形槽(39‑2)底壁接触，并联扭簧(26)的另一端与延伸件(40‑2)的外沿接触；串联扭簧(25)的一端与环形槽(39‑2)底壁接触，串联扭簧(25)的另一端与挡盖(28)的内侧壁接触；大带轮(23)安装在挡盖(28)的外侧壁以及环形槽(39‑2)的外侧壁上，大带轮(23)和小带轮(17)之间通过同步带(22)传动连接。