本發明屬于助力機器人領域，具體地說是一種助力機器人柔性關節。

背景技術：

我國已經開始步入老齡化社會，60歲以上的老齡人口呈現不斷的上升趨勢。此外,由于交通事故、自然災害和疾病等也造成了大批量需要醫治的患者。于是，尋找一種高效科學的康復方法幫助患者康復，已經成為了一項迫切的任務。助力機器人從此誕生，它可幫助患者重復動作，幫助患者康復。與此同時，人機交互已成為研究中的重點，助力機器人在幫助患者康復過程中，要與人產生交互。傳統的剛性機器人不能滿足柔順化，輕量化的特點，所以需要柔性的機器人系統用于患者康復的過程中。

助力機器人柔性關節面臨著實現輕量化、柔順化，針對上述問題，所以急需一種新型的助力機器人柔性關節。

技術實現要素：

為了滿足助力機器人幫助患者康復所需的上述要求，本發明的目的在于提供一種助力機器人柔性關節。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明包括主電機、中間連桿、副電機、輸出連桿、連桿、底板、導向桿、絲杠及彈簧滑塊組，其中主電機安裝在助力機器人的殼體內，輸出端連接有所述中間連桿，所述絲杠轉動安裝在中間連桿上，任一端與安裝在該中間連桿上的所述副電機的輸出端相連，所述絲杠與副電機隨中間連桿由主電機驅動旋轉；所述絲杠上連接有彈簧滑塊組，所述副電機驅動絲杠旋轉，通過絲杠帶動該彈簧滑塊組直線往復運動；在所述絲杠的兩側分別設有與彈簧滑塊組的兩端相連接的導向桿，每側所述導向桿的兩端分別通過連桿與底板連接，所述絲杠由主電機驅動旋轉的同時通過彈簧滑塊組及導向桿帶動底板同步旋轉，該底板上安裝有輸出連桿；

其中：所述彈簧滑塊組包括支撐盤、中間滑塊、滑塊及彈簧，該中間滑塊與所述絲杠螺紋連接，所述中間滑塊的兩側分別設有套在兩側所述導向桿上的滑塊，所述中間滑塊及兩側的滑塊均容置于支撐盤中，兩側的滑塊與所述支撐盤的兩端固接，所述中間滑塊可相對于支撐盤往復運動，在所述中間滑塊與兩側的滑塊之間分別通過彈簧相連；所述支撐盤為中空的長方體形狀，兩端均設有開口；所述中間滑塊中間開有與絲杠連接的螺紋孔，兩側的所述滑塊上均開有光孔；所述彈簧的受力方向與中間滑塊的運動方向相垂直；所述中間滑塊受主電機輸出的轉矩，通過所述彈簧擠壓兩側的滑塊，使所述彈簧滑塊組受旋轉力；

所述中間連桿兩端端部均安裝有軸承座，所述絲杠的兩端分別轉動安裝于兩端的軸承座上，任一端通過聯軸器與所述副電機的輸出端相連；所述中間連桿兩端的下方均設有連桿，該連桿呈“凹”字形，所述軸承座位于該“凹”字形的中空部分；

所述底板的一端為圓形，另一端向上彎折、并插接有所述輸出連桿；所述底板與輸出連桿為過盈配合，該底板隨所述中間連桿、絲杠的旋轉而旋轉。

本發明的優點與積極效果為：

1.本發明屬于主動調節變剛度機構，兩個電機來驅動和調節柔性變剛度關節，主電機用來整體驅動，副電機用于調節滑塊在絲杠上的位置。

2.本發明可廣泛用于醫療機器人中的助力機器人，可大大提高人機交互的安全性，具有低阻抗、功率密度高、精確力控制和減震緩沖等諸多優點。

3.本發明采用兩個電機驅動，彈簧受力方向與滑塊的運動方向垂直，可大大的節約能源。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為圖1中彈簧滑塊組的結構示意圖；

其中：1為主電機，2為中間連桿，3為副電機，4為輸出連桿，5為連桿，6為軸承座，7為底板，8為導向桿，9為絲杠，10為聯軸器，11為彈簧滑塊組，1101為支撐盤，1102為中間滑塊，1103為滑塊，1104為彈簧，1105為開口。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步詳述。

如圖1所示，本發明包括主電機1、中間連桿2、副電機3、輸出連桿4、連桿5、軸承座6、底板7、導向桿8、絲杠9、聯軸器10及彈簧滑塊組11，其中主電機1固定安裝在助力機器人的殼體內，輸出端通過諧波減速器與中間連桿2相連(與中間連桿2鍵槽配合)，驅動該中間連桿2繞主電機1的中心軸旋轉。中間連桿2長度方向的兩端均開有通孔，每端均通過螺栓連接有軸承座6。

絲杠9的兩端分別轉動安裝于兩端的軸承座6上，任一端通過聯軸器10與固定在中間連桿2上的副電機3的輸出端相連。主電機1驅動中間連桿2旋轉，安裝在中間連桿2上的副電機3和絲杠9隨中間連桿2的旋轉而旋轉。絲杠9上連接有彈簧滑塊組11，副電機3驅動絲杠9旋轉，通過絲杠9帶動該彈簧滑塊組11直線往復運動。

中間連桿2兩端的下方均設有固定在底板7上的連桿5，該連桿5呈“凹”字形，軸承座6位于該“凹”字形的中空部分；連桿5底端開有四個螺栓孔，連桿5與底板7用螺栓剛性連接，連桿5旋轉帶動底板7旋轉。在絲杠9的兩側分別設有與彈簧滑塊組11的兩端相連接的導向桿8，每側導向桿8的兩端分別連接于中間連桿2兩端下方的連桿5上，導向桿8與連桿5為過盈配合，由導向桿8帶動連桿5旋轉。絲杠9由主電機1驅動旋轉的同時通過彈簧滑塊組11、導向桿8及連桿5帶動底板7同步旋轉。底板7的一端為圓形，另一端向上彎折、并插接有輸出連桿4，底板7與輸出連桿4為過盈配合，帶動輸出連桿4轉動。

如圖2所示，彈簧滑塊組11包括支撐盤1101、中間滑塊1102、滑塊1103及彈簧1104，該中間滑塊1102的中間開有螺紋孔，與絲杠9螺紋連接，中間滑塊1102的兩側分別設有滑塊1103，每側的滑塊1103上均開有光孔，套在兩側的導向桿8上。中間滑塊1102及兩側的滑塊1103均容置于支撐盤1101中，兩側的滑塊1103與支撐盤1101的兩端固接，中間滑塊1102可相對于支撐盤1101往復運動，在中間滑塊1102與兩側的滑塊1103之間分別通過彈簧1104相連。支撐盤1101為中空的長方體形狀，兩端均設有開口1105，以減輕支撐盤1101的重量，進而使柔性關節的整體重量降低。中間滑塊1102受主電機1輸出的轉矩，通過彈簧1104擠壓兩側的滑塊1103，使彈簧滑塊組11受旋轉力。彈簧1104的受力方向與中間滑塊1102的運動方向相垂直。

本發明的工作原理為：

中間連桿2由主電機1驅動并繞主電機1中心軸旋轉。中間連桿2兩端連接軸承座6，副電機3和絲杠9通過軸承座6安裝在中間連桿2上并隨中間連桿2旋轉而旋轉。中間滑塊1102與絲杠9裝配，副電機3驅動絲杠9旋轉，通過導向桿8帶動整個彈簧滑塊塊組11整體直線運動，兩側的滑塊1103連接導向桿8，導向桿8連接底板7，底板7連接輸出連桿4。中間滑塊1102通過彈簧13擠壓兩側的滑塊1103，兩側的滑塊1103通過導向桿8和連桿5把力傳給底板7，底板7再帶動輸出連桿4使整個柔性關節轉動。柔性關節整體由主電機1驅動，副電機3主要用于調節彈簧滑塊組11在絲杠9上的位置，從而改變力臂，改變關節整體剛度。

本發明具有結構新穎、控制簡單、可靠穩定、能耗低、質量小的優點，可廣泛用于醫療機器人中的助力機器人，可大大提高人機交互的安全性，具有低阻抗、功率密度高、精確力控制和減震緩沖等諸多優點。