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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CN108943008A(43)申请公布日2018.12.07(21)申请号201810845707.0(22)申请日2018.07.27(71)申请人北京航天控制仪器研究所地址100854北京市海淀区北京142信箱403分箱(72)发明人易科胜任武于斌(74)专利代理机构中国航天科技专利中心11009代理人任林冲(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图4页(54)发明名称一种手调式机器人变刚度关节(57)摘要本发明公开了一种手调式机器人变刚度关节,包括主电机模块、中间凸轮滚子模块、手调刚度模块,主电机模块中的输出法兰盘与中间凸轮滚子模块中的花键轴固定连接,将主电机模块的扭矩传递到中间凸轮滚子模块;凸轮滚子模块包括上凸轮盘、中间圆盘和下凸轮盘,上凸轮盘和下凸轮盘上设计有相同的曲面形状,上凸轮盘可以在花键轴上轴向滑动与周向滚动,上凸轮盘与主电机模块中的输出法兰盘之间安装有模具弹簧,上凸轮盘压缩模具弹簧导致上凸轮盘自身扭矩发生变化;下凸轮盘与刚度调节模块中的内圈固定盘固定连接;手调刚度模块包括内圈分度盘、外圈分度盘,内圈分度盘与下凸轮盘固定连接,外圈分度盘与上凸轮盘固定连接。CN108943008ACN108943008A权利要求书1/2页1.一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,包括主电机模块(A1)、中间凸轮滚子模块(A2)、手调刚度模块(A3),主电机模块(A1)中的输出法兰盘(19)与中间凸轮滚子模块(A2)中的花键轴(8)固定连接,将主电机模块(A1)的扭矩传递到中间凸轮滚子模块(A2);凸轮滚子模块(A2)包括上凸轮盘(9)、中间圆盘(10)和下凸轮盘(11),上凸轮盘(9)和下凸轮盘(11)上设计有相同的曲面形状,上凸轮盘(9)可以在花键轴(8)上轴向滑动与周向滚动,上凸轮盘(9)与主电机模块(A1)中的输出法兰盘(19)之间安装有模具弹簧(39),上凸轮盘(9)压缩模具弹簧(39)导致上凸轮盘(9)自身扭矩发生变化;下凸轮盘(11)与刚度调节模块(A3)中的内圈固定盘(24)固定连接;手调刚度模块(A3)包括内圈分度盘(16)、外圈分度盘(17),内圈分度盘(16)与下凸轮盘(11)固定连接,外圈分度盘(17)与上凸轮盘(9)固定连接。2.如权利要求1所述的一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,工作时,根据需求的关节刚度大小,首先调整手调刚度模块(A3)的内圈分度盘(16)与外圈分度盘(17)之间的夹角,确定上凸轮盘(9)和下凸轮盘(11)之间的夹角及刚度;然后主电机模块(A1)带动花键轴(8)旋转,进而带动中间圆盘(10)同步旋转,上凸轮盘(9)和下凸轮盘(11)绕花键轴(8)同步旋转,上凸轮盘(9)和中间圆盘(10)沿着花键轴(8)轴向滑动及周向不同步旋转,上凸轮盘(9)压缩模具弹簧(39),实现指定任务。3.如权利要求1所述的一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,主电机模块(A1)包括主电机(1)、主电机支座(2)、谐波减速器(3)、主电机轴套(4)、波发生器(5)、刚轮(6)、输出盘(7)和输出法兰盘(19),主电机(1)的外壳固定于主电机支座(2)上,主电机(1)的输出轴通过主电机轴套(4)与谐波减速器(3)的波发生器(5)连接,谐波减速器(3)的刚轮(6)与主电机支座(2)固定连接,谐波减速器(3)的柔轮与输出盘(7)固定连接,主电机(1)的输出轴与主电机轴套(4)固定连接。4.如权利要求1所述的一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,中间凸轮滚子模块(A2)包括花键轴(8)、上凸轮盘(9)、中间圆盘(10)、下凸轮盘(11)、螺栓轴(12)、小型深沟球轴承(13)、球形滚子套(14)和套筒Ⅰ(15),中间圆盘(10)的圆周方向开有六个等径的螺纹孔,球形滚子套(14)里面装有小型深沟球轴承(13)组成滚子组件,螺栓轴(12)将六个滚子组件固定于中间圆盘(10),并用套筒Ⅰ(15)进行径向定位。5.如权利要求4所述的一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,所述的中间圆盘(10)与花键轴(8)是通过花键形式连接的,花键轴(8)带动中间圆盘(10)旋转,中间圆盘(10)可沿花键轴(8)轴向滑动。6.如权利要求5所述的一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,上下凸轮盘(11)轴向是固定的,下凸轮盘(11)不旋转时,上凸轮盘(9)相对下凸轮盘(11)只能轴向移动。7.如权利要求6所述的一种手调式机器人变刚度关节,其特征在于,下凸轮盘(11)旋转时,导致了上凸轮盘(9)轴向距离的变化,继而压缩弹簧;由于弹簧反力和曲面的作用,使得上凸轮盘(9)、中间圆盘(10)和下凸轮盘(11)产生了绕各自旋