弹性驱动转动关节.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102152319A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102152319A(43)申请公布日2011.08.17(21)申请号201110120860.5(22)申请日2011.05.11(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人王立权许俊伟陈东良王海龙常冬艳卿智忠(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称弹性驱动转动关节(57)摘要本发明的目的在于提供弹性驱动转动关节，包括电机架、箱体、输出架、U型槽挡块、编码器、直流电机、减速箱、花键轴、弹簧、蜗轮、蜗杆，箱体与电机架固连，输出架通过U型槽挡块安装在箱体上，编码器、直流电机、减速箱依次安装在电机架里，花键轴安装在箱体里，减速箱的输出轴与花键轴连接，弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧、蜗杆、第二弹簧依次套在花键轴上，蜗轮安装在箱体上与蜗杆配合，蜗轮两端的扁平轴端与U型槽挡块相配合。本发明小体积、大传动比、可自锁、抗冲击、输出角度大、通用性强、安装维护方便，在微小型仿生机器人领域有很广阔的应用前景，尤其是对机器人外形尺寸要求高，传动比要求大，且存在刚性冲击的场合。CN102539ACN102152319A权利要求书1/1页1.弹性驱动转动关节，其特征是：包括电机架、箱体、输出架、U型槽挡块、编码器、直流电机、减速箱、花键轴、弹簧、蜗轮、蜗杆，箱体与电机架固连，输出架通过U型槽挡块安装在箱体上，编码器、直流电机、减速箱依次安装在电机架里，花键轴安装在箱体里，减速箱的输出轴与花键轴连接，弹簧包括第一弹簧和第二弹簧，第一弹簧、蜗杆、第二弹簧依次套在花键轴上，蜗轮安装在箱体上与蜗杆配合，蜗轮两端的扁平轴端与U型槽挡块相配合。2.根据权利要求1所述的弹性驱动转动关节，其特征是：蜗杆的内孔为内花键形式，蜗杆可随花键轴转动或沿花键轴轴向移动。3.根据权利要求1或2所述的弹性驱动转动关节，其特征是：第一弹簧和第二弹簧为压簧。4.根据权利要求1或2所述的弹性驱动转动关节，其特征是：还包括调节端盖和调整垫片，调节端盖和调整垫片安装在箱体上、并位于箱体的前端。5.根据权利要求3所述的弹性驱动转动关节，其特征是：还包括调节端盖和调整垫片，调节端盖和调整垫片安装在箱体上、并位于箱体的前端。6.根据权利要求1或2所述的弹性驱动转动关节，其特征是：所述的花键轴上安装弹簧顶套，弹簧顶套接触第二弹簧并对第一弹簧、蜗杆、第二弹簧进行轴向限位。7.根据权利要求3所述的弹性驱动转动关节，其特征是：所述的花键轴上安装弹簧顶套，弹簧顶套接触第二弹簧并对第一弹簧、蜗杆、第二弹簧进行轴向限位。8.根据权利要求4所述的弹性驱动转动关节，其特征是：所述的花键轴上安装弹簧顶套，弹簧顶套接触第二弹簧并对第一弹簧、蜗杆、第二弹簧进行轴向限位。9.根据权利要求5所述的弹性驱动转动关节，其特征是：所述的花键轴上安装弹簧顶套，弹簧顶套接触第二弹簧并对第一弹簧、蜗杆、第二弹簧进行轴向限位。2CN102152319A说明书1/3页弹性驱动转动关节技术领域[0001]本发明涉及的是一种用于微小型仿生机器人的具有缓冲性能的关节。背景技术[0002]随着时代的发展，人类对机器人的应用需求在不断扩大，尤其是太空探索、海底勘察、核能工业及抢险救援等领域对机器人的性能提出了很高的要求。这些环境通常是非结构化的未知世界，不适合人类到达。因此，要求机器人具备极强的环境适应能力。以此为出发点，人们将研究重心投入到仿生领域，希望能够从自然界的动物身上激发出设计灵感，通过模仿动物的运动和控制机理，研发出智能性高、稳定性好、结构合理的机器人系统，进而能够替代人类在各种危险、复杂、难以预知的环境下完成作业任务。[0003]动物的各种运动依靠身体肌肉的伸缩，具有很好的柔性，对外界环境有极强的适应能力，而传统的机器人关节传动机构常采用圆柱齿轮传动、丝杠螺母传动以及蜗轮蜗杆传动、摆线减速器等，这些单一的传动方式虽然能够实现大传动比的要求，但是传动机构缺乏柔性，当机器人在非结构环境中高速行走时，足端在触地瞬时会产生较大的冲击力，刚性冲击将加速关节传动机构的磨损，严重时甚至会损坏传动件，从而破坏传动的平稳性，降低传动效率，影响机器人的行走性能。因此，国内外研究学者逐渐开展了弹性驱动转动关节技术的研究。目前，在人体助行技术研究领域，弹性驱动膝关节的研究较为广泛，常见的弹性驱动转动关节主要有一下几种：一是采用蜗轮蜗杆副传动，在蜗轮轴上附加扭簧装置，从而使转动关节具有缓冲效果。但要使转动关节具备双向缓冲能力，必须配置两个不同放置形式的扭簧，因此大大增加了关节的外形尺寸和整个机构的质量