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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109483590A(43)申请公布日2019.03.19(21)申请号201811647994.0(22)申请日2018.12.29(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙坪坝正街174号(72)发明人林超何春江邢庆坤喻永权李慎龙(74)专利代理机构重庆谢成律师事务所50224代理人谢殿武(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称空间可控时变刚度柔性关节装置(57)摘要本发明公开了一种空间可控时变刚度柔性关节装置,包括转动输入组件、转动输出组件、设置在转动输入组件和转动输出组件之间的旋转机构,所述旋转机构包括端曲面齿轮、与端曲面齿轮啮合的至少两个从动齿轮、用于为从动齿轮提供沿端曲面齿轮轴向的弹力使从动齿轮与端曲面齿轮保持啮合的弹性组件,所述端曲面齿轮与转动输入组件固定连接,所述弹性组件的一端与从动齿轮转动配合,另一端与转动输出组件固定连接。该新型变刚度柔性关节能够满足柔性机械臂的需求,提高了柔性关节在大载荷、高精度领域的应用。CN109483590ACN109483590A权利要求书1/2页1.空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:包括转动输入组件、转动输出组件、设置在转动输入组件和转动输出组件之间的旋转机构,所述旋转机构包括端曲面齿轮、与端曲面齿轮啮合的至少两个从动齿轮、用于为从动齿轮提供沿端曲面齿轮轴向的弹力使从动齿轮与端曲面齿轮保持啮合的弹性组件,所述端曲面齿轮与转动输入组件固定连接,所述弹性组件的一端与从动齿轮转动配合,另一端与转动输出组件固定连接。2.根据权利要求1所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述从动齿轮在端曲面齿轮节曲线上圆周等角度分布,每一个从动齿轮对应一个弹性组件。3.根据权利要求2所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述弹性组件包括支架和弹簧,所述弹簧设置在支架和转动输出组件之间并为支架提供沿端曲面齿轮轴向的弹力,所述支架与从动齿轮转动配合并通过弹簧将从动齿轮与端曲面齿轮保持啮合。4.根据权利要求3所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述弹性组件还包括用于弹簧导向的导向杆,所述支架可沿端曲面齿轮轴向移动的方式与所述导向杆连接。5.根据权利要求4所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述转动输出组件包括输出轴及与之固定连接并进行同步转动的上底板,所述导向杆的一端通过法兰与所述上底板固定连接,另一端设置有长孔,所述支架包括支架本体,所述支架本体上一体成型设置有用于与从动齿轮转动配合的连接部以及与所述导向杆的长孔配合的光杆,所述弹簧外套设置在光杆和导向杆外,上下两端分别通过法兰和连接部进行限位。6.根据权利要求5所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述转动输入组件包括输入轴及与之固定连接并进行同步转动的下底板,所述下底板与端曲面齿轮固定连接,所述上底板和下底板之间设置有中间轴,所述中间轴与上底板固定连接,所述中间轴与下底板转动连接且轴向定位。7.根据权利要求6所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述柔性关节装置还包括外壳,所述外壳为上端开口的圆筒状,所述旋转机构设置在外壳内,所述外壳的底部固定设置在端曲面齿轮和下底板之间,所述端曲面齿轮中间通孔,外壳的中部向上一体形成用于与中间轴转动配合的台座。8.根据权利要求4所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:所述从动齿轮为直齿圆柱齿轮。9.根据权利要求8所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:端曲面齿轮节曲线展开方程为,式中,n为端曲面齿轮节曲线上特殊点的数量,特殊点的位置为θi为端曲面齿轮的转角。2CN109483590A权利要求书2/2页10.根据权利要求9所述的空间可控时变刚度柔性关节装置,其特征在于:从动圆柱齿轮的齿数z取值范围,式中,r是从动圆柱齿轮的节曲线半径,m是从动圆柱齿轮的模数;re是指端曲面齿轮节曲线的瞬时等效半径,re'和re”分别是瞬时等效半径re的一阶导数和二阶导数。3CN109483590A说明书1/6页空间可控时变刚度柔性关节装置技术领域[0001]本发明涉及机器人连接关节驱动机构领域,具体涉及一种空间可控时变刚度柔性关节装置。背景技术[0002]机器人连接关节驱动机构的性能是影响机器人综合性能指标的内因所在,它决定了机器人在特殊复杂的工况环境下运行的环境适应性、可靠性等。目前的机器人关节驱动机构大多选用连杆加弹簧的运动形式,其承载和定位是靠弹簧的拉伸与连杆的旋转组合来实现,这种方式不能承受大负载、定位不精确。作为一种组合传动机构,通常随着运动规律和轨迹要求的复杂性增加,组合机构的零部件数量