一种基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块.pdf

(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CN109465848A(43)申请公布日2019.03.15(21)申请号201811455829.5(22)申请日2018.11.30(71)申请人广东工业大学地址510062广东省广州市大学城外环西路100号(72)发明人朱海飞钟玉赵波谷世超管贻生(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329代理人江金城杨晓松(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图2页(54)发明名称一种基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块(57)摘要本发明公开了一种基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块,包括输入部分、输出部分及刚度调节部分。刚度调节部分包括压簧、凸轮式杠杆及刚度调节支点；凸轮式杠杆绕刚度调节支点转动，且其一端与输出部分配合、另一端与压簧配合。输入部分与输出部分之间设有轴承以承受整个模块的非扭矩载荷并使输入部分与输出部分可以相对旋转。当变刚度模块的输出部分受到外部的瞬态负载时，负载经过凸轮式杠杆传递到压簧处被吸收，从而降低外部冲击、实现柔性驱动输出，同时提高机器人的鲁棒性及运行稳定性。本发明结构紧凑、成本低并集成为一个模块，因此可以方便运用到各种交互式设备中，尤其是柔性机器人关节中。本发明还具有操作方便、容易实施的优点。CN109465848ACN109465848A权利要求书1/1页1.一种基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块，其特征在于，包括输入部分、输出部分、以及刚度调节部分；所述输出部分设置在输入部分内；所述输入部分与输出部分之间设有轴承，以承受整个模块的非扭矩载荷，并使输入部分与输出部分可相对旋转；所述输入部分包括外壳和外壳轴承挡圈；所述外壳轴承挡圈设置在外壳上，与外壳固定连接；所述外壳内设有约束压簧及约束刚度调节支点的导槽；所述导槽位于外壳底部；所述外壳上设有必要的安装孔位及减轻结构；所述输出部分包括输出盘和输出盘轴承挡圈；所述输出盘设置在输出盘轴承挡圈内，与输出盘轴承挡圈同心设置；所述轴承设置在外壳内，其外圈与外壳轴承挡圈固定连接，内圈与输出盘轴承挡圈连接；所述刚度调节部分包括压簧、凸轮式杠杆、滚针、压簧支座、压簧安装座、轴套、以及刚度调节支点；所述刚度调节支点固定在凸轮式杠杆上；所述凸轮式杠杆设置在外壳内并可绕刚度调节支点转动，其一端通过轴套与输出盘配合连接，使输出盘转动时带着凸轮式杠杆转动，另一端通过滚针与压簧抵接；所述滚针安装在压簧支座内，其底部卡设在导槽内，可在导槽内直线运动；所述压簧安装座固定在外壳内，所述压簧的一端固定在压簧安装座上，另一端与压簧支座抵接，迫使滚针抵住凸轮式杠杆；所述压簧与滚针成对布置在凸轮式杠杆两侧，且对称设置。2.根据权利要求1所述的基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块，其特征在于，所述刚度调节部分还包括刚度调节螺栓和滑块；所述滑块安装在与压簧轴向垂直的导槽内，并与刚度调节支点固定连接；所述刚度调节螺栓分别设置在滑块的前后两端，刚度调节螺栓的一端与滑块配合连接，另一端穿出外壳，并与外壳螺纹连接。3.根据权利要求1所述的基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块，其特征在于，两个所述压簧在同一轴线上相对布置，并在初始位置时压簧具有相同的压缩量。4.根据权利要求2所述的基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块，其特征在于，所述刚度调节螺栓采用细牙螺栓，其螺距设为0.5毫米。5.根据权利要求1所述的基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块，其特征在于，所述压簧支座的前端设为U形结构以卡住滚针并将滚针抵住凸轮式杠杆的外圆周面，后端设有凹陷并与压簧配合以限位压簧端部。6.根据权利要求1所述的基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块，其特征在于，所述刚度调节螺栓与外壳连接处设有便于隐藏调节支点的凹坑；所述凹坑的纵截面为矩形。2CN109465848A说明书1/6页一种基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块技术领域[0001]本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种基于凸轮式杠杆结构的机器人关节变刚度模块。背景技术[0002]随着现代工业技术的高速发展，机器人的应用范围急剧扩展，人机协作日益密切。伴随着人机交互程度的不断深入，机器人的工作环境变得复杂及存在很大的不确定性，随时可能与周围环境中的物体、人发生碰撞，这对机器人的安全性提出了很高的要求。如机器人需根据外部环境与自身负载的变化动态调整关节刚度、机器人关节的主/被动柔性。因此，在协作机器人关节中加入高性能、结构紧凑的变刚度机构从而使机器人具有柔顺性已经成为协作机器人领域一个技术难点。所以急需一批优越的变刚度模块来促进协作机器人的不断向前发展。[0003]与此同时，机器人产业发展迅速，需求量大、设计周期长。因此模块化的