一种柔性可控的关节驱动器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103029126103029126B(45)授权公告日2014.08.20(21)申请号201210562886.X审查员范有余(22)申请日2012.12.21(73)专利权人北京大学地址100871北京市海淀区颐和园路5号北京大学工学院(72)发明人周志浩王启宁王龙(74)专利代理机构北京纪凯知识产权代理有限公司11245代理人徐宁关畅(51)Int.Cl.B25J9/08(2006.01)B25J17/00(2006.01)B25J13/08(2006.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图3页附图3页(54)发明名称一种柔性可控的关节驱动器(57)摘要本发明涉及一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：它包括外壳、刚度调节机构、动力输入机构和控制器；刚度调节机构包括电机，电机的输出轴连接主动齿轮，主动齿轮的两侧各啮合从动齿轮，两从动齿轮的中心轴均为丝杠；两丝杠上分别螺旋连接螺母滑块，两螺母滑块的外侧凸缘分别插入外壳两侧盖内壁设置的导向滑槽内，两螺母滑块的内侧夹设有L形簧片；其中一螺母滑块的侧面固定连接有滑动片，滑动片的另一端插设在一固定在外壳内的位移传感器中，动力输入机构包括用于连接外部驱动电机的输入轴，输入轴通过轴承连接在外壳后盖上，输入轴的末端沿轴向设置有凹槽，L形簧片短边固定在凹槽内，L形簧片的长边与外壳底盖固定连接成一体。本发明可以广泛用于双足、外骨骼和智能假肢等机器人领域的研究和应用中。CN103029126BCN103296BCN103029126B权利要求书1/1页1.一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：它包括外壳、刚度调节机构、动力输入机构和控制器；所述刚度调节机构包括一固定连接在所述外壳顶盖上的电机，所述电机的输出轴连接一主动齿轮，所述主动齿轮的两侧各啮合一从动齿轮，两所述从动齿轮的中心轴均为一转动连接在所述外壳内的丝杠；两所述丝杠上分别螺旋连接一螺母滑块，两所述螺母滑块的外侧凸缘分别插入所述外壳两侧盖内壁设置的导向滑槽内，两所述螺母滑块的内侧夹设有一L形簧片；其中一所述螺母滑块的侧面固定连接有一滑动片，所述滑动片的另一端插设在一固定在所述外壳内的位移传感器中；所述动力输入机构包括一用于连接外部驱动电机的输入轴，所述输入轴通过一轴承连接在所述外壳后盖上，所述输入轴的末端沿轴向设置有一凹槽，所述L形簧片短边固定在所述凹槽内，所述L形簧片的长边与外壳底盖固定连接成一体；所述控制器分别与所述电机和位移传感器电连接。2.如权利要求1所述的一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：所述控制器采用“闭环控制策略”，对所述螺母滑块的位置进行采集和移动调节。3.如权利要求2所述的一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：所述控制器根据所述位移传感器测量得到的当前所述螺母滑块的位置，通过计算得到所述螺母滑块应该调节的高度值，并将控制指令并发送给所述电机，所述电机启动通过所述主动齿轮带动两所述从动齿轮转动，每一所述从动齿轮再带动与之连接的所述丝杠转动，所述丝杆的转动带动所述螺母滑块沿所述簧片上、下运动。4.如权利要求1或2或3所述的一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：所述控制器采用一单片机来实现。5.如权利要求1或2或3所述的一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：所述外壳包括一前盖，左、右两侧盖和一底盖，所述前盖、两侧盖和底盖是一体成型的壳体；所述壳体顶部固定连接一顶盖，所述壳体背部固定连接一后盖；所述前盖中部设置有一通孔，所述通孔外的前盖上设置有一端盖；所述两侧盖内壁分别设置有由两凸棱形成的一导向滑槽。6.如权利要求4所述的一种柔性可控的关节驱动器，其特征在于：所述外壳包括一前盖，左、右两侧盖和一底盖，所述前盖、两侧盖和底盖是一体成型的壳体；所述壳体顶部固定连接一顶盖，所述壳体背部固定连接一后盖；所述前盖中部设置有一通孔，所述通孔外的前盖上设置有一端盖；所述两侧盖内壁分别设置有由两凸棱形成的一导向滑槽。2CN103029126B说明书1/3页一种柔性可控的关节驱动器技术领域[0001]本发明涉及一种驱动器，特别是关于一种用于双足、外骨骼和智能假肢等机器人的柔性可控的关节驱动器。背景技术[0002]目前，机器人领域大多采用大力矩、高刚度的伺服电机作为驱动器，通过精确的伺服控制使外骨骼在步行过程中准确跟踪预定义的关节角度轨迹，实现稳定步行。该方法的有效性虽然得到多个机器人项目的验证，但是伺服电机及其减速系统的高刚度和高惯性使机器人在行走中难于克服与地面的碰撞现象，即机器人在快速行走时，因其摆动脚在落脚瞬间与地面发生碰撞，使得零力矩点产生较大跳变，造成了机器人的稳定度降低，严重时导致机器人跌倒。另外，采用刚性元件和传