人机交互协作机器人柔性驱动关节及其控制方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115972252A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202211208497.7B25J19/00(2006.01)(22)申请日2022.09.30(71)申请人刘红地址澳大利亚维多利亚墨尔本约翰街,霍桑VIC3122(72)发明人刘红(74)专利代理机构江苏长德知识产权代理有限公司32478专利代理师王金华(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)B25J17/02(2006.01)B25J9/10(2006.01)B25J9/12(2006.01)B25J13/06(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称人机交互协作机器人柔性驱动关节及其控制方法(57)摘要本发明公开了人机交互协作机器人柔性驱动关节及其控制方法，属于机器人技术领域，本发明通过在第一关节一侧设置缓冲机构，缓冲机构使得第二关节在压缩和拉伸时得到缓冲，多个缓冲弹簧对第二关节的转动增加了柔性，同时起到保护和缓冲的作用，使得机器人关节具备一定的仿生能力，能够适应负载的变化，提高了机器人的安全性能，满足机器人的运动需要；通过在第一关节上设置限位机构，限位机构用于限制第二关节收缩和拉伸时，避免第二关节移动超过行程造成第一关节和第二关节的碰撞损伤，用户通过控制面板即可调节限位机构中限位杆的移动距离，同时用户可通过控制面板调节电机和气缸的启闭，实现人机的交互。CN115972252ACN115972252A权利要求书1/2页1.人机交互协作机器人柔性驱动关节，包括第一关节（1）和第二关节（2），其特征在于，所述第二关节（2）端部安装的转动架（22）固定安装于转动轴（102）上，所述转动轴（102）转动安装于第一关节（1）端部，所述第一关节（1）一侧设置有缓冲机构（3），所述缓冲机构（3）包括两个三脚架（31），两个所述三脚架（31）均通过连接轴（32）转动安装于第一关节（1）两侧，两个所述三脚架（31）之间固定安装有第一连接杆（33），所述第一连接杆（33）上固定安装有多个缓冲弹簧（34），所述第二关节（2）一侧固定安装有两个定位板（23），两个定位板（23）之间固定安装有第二连接杆（24），多个所述缓冲弹簧（34）端部均固定安装于第二连接杆（24）上；所述第一关节（1）一侧设置有用于人机交互的控制面板（11）。2.根据权利要求1所述的人机交互协作机器人柔性驱动关节，其特征在于，所述第一关节（1）两侧对称设置有限位机构（4），所述限位机构（4）的限位杆（41）一侧固定安装有滑动杆，所述第一关节（1）两侧均开设有滑动槽（101），两个所述限位机构（4）的滑动杆分别滑动安装于两个滑动槽（101）上，所述限位杆（41）底部设置的限位气缸（42）活塞杆固定连接限位杆（41）一侧，所述限位气缸（42）固定安装于第一关节（1）侧壁上。3.根据权利要求1所述的人机交互协作机器人柔性驱动关节，其特征在于，所述转动轴（102）一端固定安装有从动齿轮（8），所述从动齿轮（8）通过齿带（9）与主动齿轮（10）传动连接，所述主动齿轮（10）套设于固定轴（103）上，所述固定轴（103）转动安装于第一关节（1）一侧，所述第一关节（1）内固定安装的传动电机（7）输出轴固定连接固定轴（103）端部。4.根据权利要求3所述的人机交互协作机器人柔性驱动关节，其特征在于，所述第一关节（1）一侧固定安装有罩体（6），所述从动齿轮（8）、齿带（9）和主动齿轮（10）均设置于罩体（6）内部。5.根据权利要求2所述的人机交互协作机器人柔性驱动关节，其特征在于，所述第二关节（2）远离转动架（22）一侧固定安装有旋转轴（21），所述第二关节（2）内设置有用于带动旋转轴（21）转动的旋转电机，所述旋转电机输出轴固定连接旋转轴（21）端部，所述旋转轴（21）上设置有与机械手连接的安装座（5）。6.根据权利要求5所述的人机交互协作机器人柔性驱动关节，其特征在于，所述控制面板（11）内设置有与限位气缸（42）、传动电机（7）以及旋转电机通信连接的控制器。7.一种人机交互协作机器人柔性驱动关节的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：传动电机（7）输出轴通过固定轴（103）带动主动齿轮（10）转动，主动齿轮（10）通过齿带（9）带动从动齿轮（8）转动，进而带动转动轴（102）转动，转动轴（102）通过转动架（22）带动第二关节（2）转动，旋转电机输出轴带动旋转轴（21）上的安装座（5）转动，进而通过安装座（5）带动机械手转动，实现对机械手的转动控制；步骤二：当第二关节（2）朝向缓冲机构（3）一侧收缩时，第二关节（2）上的第二连接杆（24）压缩多个缓冲弹簧（34），使得第二关节（2）在收缩时得到缓冲，当