一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节.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(10)申请公布号CNCN103624797103624797A(43)申请公布日2014.03.12(21)申请号201310688944.8(22)申请日2013.12.16(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)发明人朱延河闫继宏樊继壮刘玉斌张超(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人高媛(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书4页说明书4页附图4页附图4页(54)发明名称一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节(57)摘要一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，它涉及一种机器人关节，以解决现有机器人关节存在难以实现精确的力输出控制以及传动精度和传动稳定性较差的问题，它包括谐波减速器；它还包括带有编码器的电机、支撑罩、端盖、立式输出臂、传动轴、机箱、角度传感器、立式连接板和多个串联弹性体；带有编码器的电机与钢轮可拆卸连接，钢轮与支撑壳可拆卸连接，带有编码器的盘式电机的输出轴与波形发生器连接，柔轮的小直径端装在支撑罩内且二者转动连接，柔轮的小直径端内安装有立式连接板，机箱位于支撑罩和端盖之间，机箱内安装有多个串联弹性体；传动轴的另一端固装在立式输出臂的下部。本发明属于机器人技术领域。CN103624797ACN10362479ACN103624797A权利要求书1/1页1.一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，它包括谐波减速器，所述谐波减速器包括钢轮（2）、波形发生器（3）和柔轮（4），波形发生器（3）插装在柔轮（4）的大直径端内，钢轮（2）与柔轮（4）啮合；其特征在于：它还包括带有编码器的电机（1）、支撑罩（6）、端盖（8）、立式输出臂（9）、传动轴（11）、机箱（12）、角度传感器（14）、立式连接板（15）和多个串联弹性体（17）；带有编码器的电机（1）与钢轮（2）可拆卸连接，钢轮（2）与支撑壳（6）可拆卸连接，带有编码器的盘式电机（1）的输出轴与波形发生器（3）连接，柔轮（4）的小直径端装在支撑罩（6）内且二者转动连接，柔轮（4）的小直径端内安装有立式连接板（15），机箱（12）位于支撑罩（6）和端盖（8）之间，机箱（12）内安装有多个串联弹性体（17）；每个串联弹性体（17）包括同心的内环（17-1）、外环（17-2）和十条弹簧（17-3），内环（17-1）的外壁上沿其周向均布设置有五个外卡座（19-1），外环（17-2）的内壁上沿其周向均布设置有五个内卡座（19-2），外环（17-2）套装在内环（17-1）上，五个外卡座（19-1）和五个内卡座（19-2）相间布置，每个内卡座（19-2）与相邻的一个外卡座（19-1）之间安装有一个弹簧（17-3），相邻两个串联弹性体（17）的其中一个串联弹性体（17）的外环（17-2）上沿轴向加工有多个卡爪（20-1），相邻两个串联弹性体（17）中余下的一个串联弹性体（17）的外环（17-2）上沿轴向加工有与卡爪（20-1）相插接的卡槽（20-2），多个串联弹性体（17）通过卡爪（20-1）和卡槽（20-2）的插接相连为一个组合体；所述组合体的一端与装在支撑罩（6）内的柔轮（4）的小直径端可拆卸连接，传动轴（11）的一端穿过所述组合体的通孔与柔轮（4）转动连接，传动轴（11）的一端安装有角度传感器（14），角度传感器（14）的检测轴插入立式连接板（15）的中部，传动轴（11）的另一端与端盖（8）转动连接，所述组合体固套在传动轴（11）上，传动轴（11）的另一端固装在立式输出臂（9）的下部。2.根据权利要求1所述的一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，其特征在于：所述带有编码器的电机（1）为盘式电机。3.根据权利要求1或2所述的一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，其特征在于：所述关节还包括免键轴套（16），带有编码器的电机（1）的输出轴通过免键轴套（16）与波形发生器（3）固接。4.根据权利要求3所述的一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，其特征在于：所述卡爪（20-1）的数量至少五个。5.根据权利要求1、2或4所述的一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，其特征在于：所述关节还包括第一轴承（5）、第二轴承（7）、第三轴承（25）和第四轴承（23），柔轮（4）的小直径端通过第一轴承（5）装在支撑罩（6）上，所述组合体通过第二轴承（7）装在支撑罩（6）上，传动轴（11）的一端通过第三轴承（25）装在柔轮（4）上，传动轴（11）的另一端通过第四轴承（23）装在端盖（8）上。6.根据权利要求5所述的一种旋转式可调刚度串联弹性机器人关节，其特征在于：所述关节还包括两个第一平键（13）和两个第二平键（