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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CN108297127A(43)申请公布日2018.07.20(21)申请号201810164493.0(22)申请日2018.02.27(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人刘宏崔士鹏刘伊威孙永军任义(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人牟永林(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图6页(54)发明名称一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节(57)摘要一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,它涉及机器人技术。本发明为解决现有串联弹性驱动器刚度固定,动态性能差,增加能量损耗的问题。本发明包括关节壳体、齿轮传动机构、关节输出、关节端磁编码器、两个关节电机、两个谐波减速器和两个刚度调节机构,关节电机对称固接在关节壳体的内部,齿轮传动机构包括一个输出端和两个输入端,关节电机的电机轴通过谐波减速器与齿轮传动机构的输入端连接,齿轮传动机构的输出端与关节输出连接,关节端磁编码器与齿轮传动机构连接,谐波减速器的两侧对称设有刚度调节机构。本发明用于柔性关节机械人。CN108297127ACN108297127A权利要求书1/2页1.一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节包括关节壳体(1)、齿轮传动机构(4)、关节输出(5)、关节端磁编码器(6)、两个关节电机(2)、两个谐波减速器(3)和两个刚度调节机构(7),关节电机(2)对称固接在关节壳体(1)的内部,齿轮传动机构(4)包括一个输出端和两个输入端,关节电机(2)的电机轴(204)通过谐波减速器(3)与齿轮传动机构(4)的输入端连接,齿轮传动机构(4)的输出端与关节输出(5)连接,关节端磁编码器(6)与齿轮传动机构(4)连接,谐波减速器(3)的两侧对称设有刚度调节机构(7)。2.根据权利要求1所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述关节电机(2)还包括电机外壳(201),电机外壳(201)与关节壳体(1)固接。3.根据权利要求2所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述关节电机(2)还包括定子(202)、转子(203)和电机端磁编码器(205),定子(202)固接在电机外壳(201)的内部,转子(203)设置在定子(202)的内侧,转子(203)与定子(202)相对转动,电机端磁编码器(205)设置在电机外壳(201)的内部且与电机轴(204)连接。4.根据权利要求1、2或3所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述谐波减速器(3)包括波发生器(301)、钢轮(302)和柔轮(303),波发生器(301)、柔轮(303)和钢轮(302)由内至外依次设置,波发生器(301)与电机轴(204)连接且同步旋转,柔轮(303)与齿轮传动机构(4)的输入端连接且同步旋转,钢轮(302)与刚度调节机构(7)连接。5.根据权利要求4所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述齿轮传动机构(4)包括中间直齿轮(402)、直齿圈(403)、齿圈盘(404)和两个电机端直齿轮(401),两个电机端直齿轮(401)对称设置,电机端直齿轮(401)为齿轮传动机构(4)的输入端,电机端直齿轮(401)与中间直齿轮(402)相啮合,直齿圈(403)与中间直齿轮(402)相啮合,齿圈盘(404)与直齿圈(403)固接,齿圈盘(404)为齿轮传动机构(4)的输出端。6.根据权利要求5所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述关节端磁编码器(6)包括磁环和电路板,磁环与齿圈盘(404)连接且同步旋转,电路板与关节壳体(1)固接。7.根据权利要求6所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述关节端磁编码器(6)的磁环与齿圈盘(404)之间为过盈配合。8.根据权利要求5、6或7所述一种基于弹性元件的可变刚度被动柔顺关节,其特征在于:所述刚度调节机构(7)包括圆柱凸轮(701)、两个凸轮滚子(702)、两个弹簧基座(703)、两个尼龙块(704)和两个线性弹簧(705),圆柱凸轮(701)与关节壳体(1)转动连接,圆柱凸轮(701)中部的内侧与钢轮(302)固接,圆柱凸轮(701)的两侧分别各设有一个凸轮滚子(702),凸轮滚子(702)的外侧端与弹簧基座(703)的一端固接,线型弹簧(705)的一端与弹簧基座(703)的另一端固接,线型弹簧(705)的另一端与关节壳体(1)固接,线型弹簧(705)的一侧设有尼龙块(704),弹簧基座(703)的外侧壁上沿高度方向设有导向槽