專(zhuān)利名稱：一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)一般是由驅(qū)動(dòng)單元直接驅(qū)動(dòng)，具有較好的位置控制精度，由于轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)中沒(méi)有設(shè)置柔性原件，不具有緩沖的功能，但在很多場(chǎng)合關(guān)節(jié)受到?jīng)_擊載荷，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，而且現(xiàn)有的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)不能調(diào)整傳動(dòng)比，致使驅(qū)動(dòng)器無(wú)法適應(yīng)不同的工作狀態(tài)，比如裝在機(jī)器人膝關(guān)節(jié)處分別進(jìn)行平地行走與上樓梯，上樓梯時(shí)關(guān)節(jié)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平地行走。在樓梯時(shí)，無(wú)法增大傳動(dòng)比來(lái)保證驅(qū)動(dòng)器可以輸出足夠的力量完成上摟的功能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)不能連續(xù)改變傳動(dòng)比，不具有緩沖的功能，致使關(guān)節(jié)受到?jīng)_擊載荷會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)的問(wèn)題，進(jìn)而提供了一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是:一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu),所述變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括機(jī)器人上肢和機(jī)器人下肢，所述變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括彈性驅(qū)動(dòng)器和串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，機(jī)器人上肢和機(jī)器人下肢通過(guò)串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)連接在一起，彈性驅(qū)動(dòng)器通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)動(dòng)作；彈性驅(qū)動(dòng)器包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿、小摩擦輪、大摩擦輪、轉(zhuǎn)軸、推力彈簧、推力軸承和舵機(jī)；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出軸連接摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿，小摩擦輪通過(guò)滑動(dòng)鍵安裝在摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿上，小摩擦輪可在所述擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿軸向滑動(dòng)并能跟隨所述擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)；大摩擦輪固裝在轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的一端通過(guò)一對(duì)滾針軸承支撐并安裝在固定于機(jī)器人上肢上的支撐機(jī)座內(nèi)，轉(zhuǎn)軸可實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；大摩擦輪和小摩擦輪之間摩擦傳動(dòng)；推力軸承安裝在轉(zhuǎn)軸的另一端上，位于推力軸承兩端的轉(zhuǎn)軸上還設(shè)有第一擋圈和第二擋圈，推力軸承上還設(shè)有階梯狀擋筒，推力彈簧套在所述階梯狀擋筒上，推力彈簧位于支撐機(jī)座上具有的擋環(huán)和階梯狀擋筒的邊沿之間且與二者相接觸，轉(zhuǎn)軸還裝有滾動(dòng)圓柱支架，滾動(dòng)圓柱和固定圓柱分別安裝在滾動(dòng)圓柱支架內(nèi)，滾動(dòng)圓柱和固定圓柱分別位于止推塊的兩側(cè)且滾動(dòng)圓柱靠近轉(zhuǎn)軸的另一端端面；推力彈簧通過(guò)推力軸承作用在轉(zhuǎn)軸上，使大摩擦輪和小摩擦輪之間具有壓緊力；舵機(jī)帶動(dòng)兩套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，一套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括第一曲柄和第一連桿，另一套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括第二曲柄和第二連桿，舵機(jī)的輸出軸與第一曲柄固連，第一曲柄與第二曲柄之間有間隙，第一曲柄可間歇地帶動(dòng)第二曲柄運(yùn)動(dòng)；第一連桿帶動(dòng)止推塊上下移動(dòng)，止推塊上開(kāi)有圓弧形凹槽，止推塊上下移動(dòng)過(guò)程中，滾動(dòng)圓柱嵌入和嵌出所述圓弧形凹槽，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)軸發(fā)生軸向移動(dòng)；第二連桿可帶動(dòng)小摩擦輪在摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿上滑動(dòng)；小帶輪安裝在轉(zhuǎn)軸上；
串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括并聯(lián)扭簧和串聯(lián)扭簧，機(jī)器人上肢上固設(shè)關(guān)節(jié)軸，關(guān)節(jié)軸上具有延伸件，機(jī)器人下肢上設(shè)有關(guān)節(jié)套，關(guān)節(jié)套的外側(cè)圓周還設(shè)有環(huán)形槽，關(guān)節(jié)套套裝在關(guān)節(jié)軸上且二者之間安裝有第一關(guān)節(jié)軸承，擋蓋的內(nèi)表上具有擋蓋軸，擋蓋軸安裝在延伸件的內(nèi)腔中且二者之間裝有第二關(guān)節(jié)軸承，軸承端蓋安裝在關(guān)節(jié)套上用于定位第一關(guān)節(jié)軸承；關(guān)節(jié)套上由內(nèi)至外依次套裝有并聯(lián)扭簧和串聯(lián)扭簧，并聯(lián)扭簧的一端與環(huán)形槽底壁接觸，并聯(lián)扭簧的另一端與延伸件的外沿接觸；串聯(lián)扭簧的一端與環(huán)形槽底壁接觸，串聯(lián)扭簧的另一端與擋蓋的內(nèi)側(cè)壁接觸；大帶輪安裝在擋蓋的外側(cè)壁以及環(huán)形槽的外側(cè)壁上，大帶輪和小帶輪之間通過(guò)同步帶傳動(dòng)連接。本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明具有傳動(dòng)比連續(xù)調(diào)整的功能和串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)的功能，本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)器完全適用于機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)改變傳動(dòng)比，具有彈性驅(qū)動(dòng)器的特性，并能在一定工況中進(jìn)行儲(chǔ)能。一、傳動(dòng)比連續(xù)調(diào)整的功能調(diào)整傳動(dòng)比的目的是為了驅(qū)動(dòng)器可以適應(yīng)不同的工作狀態(tài)，比如裝在機(jī)器人膝關(guān)節(jié)處分別進(jìn)行平地行走與上樓梯，上樓梯時(shí)關(guān)節(jié)所需要的驅(qū)動(dòng)力矩要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平地行走，這時(shí)，可以通過(guò)把傳動(dòng)比增大來(lái)保證驅(qū)動(dòng)器可以輸出足夠的力量。本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)器是由三級(jí)傳動(dòng)構(gòu)成，從高速到低速依次為:齒輪減速器(驅(qū)動(dòng)電機(jī)上具有的齒輪減速器)、摩擦輪傳動(dòng)、同步帶傳動(dòng)。調(diào)速機(jī)構(gòu)的作用原理是改變中間一級(jí)中摩擦輪(主動(dòng)輪和從動(dòng)輪)的相對(duì)位置，使傳動(dòng)半徑改變來(lái)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的變化，由于傳動(dòng)半徑可以連續(xù)的變化，就可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變。如圖1所示，電機(jī)連接“摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿”，“小摩擦輪”通過(guò)滑動(dòng)鍵可在該導(dǎo)桿軸向滑動(dòng)，并能跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)。“大摩擦輪”與“轉(zhuǎn)軸”固連，“轉(zhuǎn)軸”靠一對(duì)“滾針軸承”支撐，可以實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)。“推力彈簧”通過(guò)“推力軸承”作用在“轉(zhuǎn)軸”上，使兩摩擦輪壓力。另外，“舵機(jī)”帶動(dòng)兩個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)，其中，舵機(jī)的輸出軸與“第一曲柄”固連，“第一曲柄”與“第二曲柄”之間有間隙，即“第一曲柄”可間歇地帶動(dòng)“第二曲柄”運(yùn)動(dòng)。“第一連桿”帶動(dòng)“止推塊”上下移動(dòng)，“止推塊”上開(kāi)有凹槽，“止推塊”上下移動(dòng)過(guò)程中，“滾動(dòng)圓柱”嵌入和嵌出凹槽，從而推動(dòng)“轉(zhuǎn)軸”發(fā)生軸向移動(dòng)。“第二連桿”可帶動(dòng)“小摩擦輪”在導(dǎo)桿上滑動(dòng)。摩擦傳動(dòng)需要兩摩擦輪之間有足夠的壓緊力，以上結(jié)構(gòu)采用一個(gè)推力彈簧配合一個(gè)推力軸承來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就可以在轉(zhuǎn)動(dòng)的大輪轉(zhuǎn)軸上施加軸向力。改變速比需要小摩擦輪相對(duì)大摩擦輪發(fā)生沿其徑向的位移，這也就意味著在壓緊狀態(tài)下要克服很大的滑動(dòng)摩擦力。為了解決這一問(wèn)題，在該設(shè)計(jì)中，首先使倆摩擦輪分離，然后改變小輪位置，最后兩摩擦輪再次壓緊，這是一個(gè)傳動(dòng)比調(diào)整的全過(guò)程。另外，該結(jié)構(gòu)可以通過(guò)控制舵機(jī)的轉(zhuǎn)角，使兩輪只發(fā)生分離和壓緊，就可以實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)器與關(guān)節(jié)的脫離，使關(guān)節(jié)在需要隨動(dòng)時(shí)快速地轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赊D(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)。二、串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)的功能傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)一般是由驅(qū)動(dòng)單元直接驅(qū)動(dòng)，具有較好的位置控制精度，但在很多場(chǎng)合關(guān)節(jié)受到?jīng)_擊載荷，這時(shí)會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)，為了克服沖擊，該結(jié)構(gòu)引入扭簧這種柔性原件來(lái)起到緩沖的作用。如圖3所示，假設(shè)關(guān)節(jié)“上肢”固定不動(dòng)，大帶輪與“下肢”用一個(gè)扭簧連接在一起，這根扭簧相當(dāng)于是跟驅(qū)動(dòng)器串接在一起，可以認(rèn)為是驅(qū)動(dòng)器輸出端的延伸，所以稱之為“串聯(lián)扭簧”。另外還有一根扭簧，它的兩端分別連接機(jī)器人下肢和機(jī)器人上肢，與驅(qū)動(dòng)器是并聯(lián)的關(guān)系，稱它為“并聯(lián)扭簧”。當(dāng)受到?jīng)_擊，且驅(qū)動(dòng)器抱死時(shí)，串聯(lián)扭簧和并聯(lián)扭簧一同被扭轉(zhuǎn)，起到緩沖的作用。另外，在行走機(jī)器人中，該驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)可以起到儲(chǔ)能的作用，在一個(gè)行走的步態(tài)周期中，有一段關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器是做負(fù)功的，這是為了抵抗重力下降做的正功，該驅(qū)動(dòng)器可以在重心下降的時(shí)段內(nèi)利用前面說(shuō)到的調(diào)速機(jī)構(gòu)使驅(qū)動(dòng)器與關(guān)節(jié)脫離，并聯(lián)扭簧被扭轉(zhuǎn)來(lái)抵抗重力，同時(shí)把這部分重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化成彈性勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)，等到需要關(guān)節(jié)做正功的時(shí)段，讓驅(qū)動(dòng)器與關(guān)節(jié)連接，借助并聯(lián)扭簧一同做功，通過(guò)這種形式可以降低驅(qū)動(dòng)器的能耗。另外，并聯(lián)扭簧可以為關(guān)節(jié)設(shè)定一個(gè)平衡位置，在該位置并聯(lián)扭簧的彈性力為零。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器斷電或與關(guān)節(jié)脫離時(shí)，并聯(lián)扭簧會(huì)牽引關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)到平衡位置，這可以保護(hù)機(jī)器人在失去動(dòng)力源時(shí)恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài),避免傾倒。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)圖，圖2是圖1的A部放大圖，圖3是本發(fā)明中的串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的剖面圖，圖4是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)變速功能的各機(jī)構(gòu)工作原理示意圖(依次為工作狀態(tài)1、工作狀態(tài)2、工作狀態(tài)3、工作狀態(tài)4)。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一:如圖1 4所示，本實(shí)施方式所述的一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括機(jī)器人上肢40和機(jī)器人下肢39，所述變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括彈性驅(qū)動(dòng)器I和串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II，機(jī)器人上肢40和機(jī)器人下肢39通過(guò)串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II連接在一起，彈性驅(qū)動(dòng)器I通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II動(dòng)作；彈性驅(qū)動(dòng)器I包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)1、摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿2、小摩擦輪3、大摩擦輪4、轉(zhuǎn)軸5、推力彈簧7、推力軸承8和舵機(jī)9 ;驅(qū)動(dòng)電機(jī)I的輸出軸連接摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿2，小摩擦輪3通過(guò)滑動(dòng)鍵安裝在摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿2上，小摩擦輪3可在所述擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿2軸向滑動(dòng)并能跟隨所述擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿2 —起轉(zhuǎn)動(dòng)；大摩擦輪4固裝在轉(zhuǎn)軸5上，轉(zhuǎn)軸5的一端通過(guò)一對(duì)滾針軸承6支撐并安裝在固定于機(jī)器人上肢40上的支撐機(jī)座21內(nèi)，轉(zhuǎn)軸5可實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；大摩擦輪4和小摩擦輪3之間摩擦傳動(dòng)；推力軸承8安裝在轉(zhuǎn)軸5的另一端上，位于推力軸承8兩端的轉(zhuǎn)軸5上還設(shè)有第一擋圈18和第二擋圈19，推力軸承8上還設(shè)有階梯狀擋筒16，推力彈簧7套在所述階梯狀擋筒16上，推力彈簧7位于支撐機(jī)座21上具有的擋環(huán)21-1和階梯狀擋筒16的邊沿16-1之間且與二者相接觸，轉(zhuǎn)軸5還裝有滾動(dòng)圓柱支架20，滾動(dòng)圓柱15和固定圓柱30分別安裝在滾動(dòng)圓柱支架20內(nèi)，滾動(dòng)圓柱15和固定圓柱30分別位于止推塊14的兩側(cè)且滾動(dòng)圓柱15靠近轉(zhuǎn)軸5的另一端端面；推力彈簧7通過(guò)推力軸承8作用在轉(zhuǎn)軸5上，使大摩擦輪4和小摩擦輪3之間具有壓緊力；舵機(jī)9帶動(dòng)兩套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，一套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括第一曲柄10和第一連桿11，另一套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括第二曲柄12和第二連桿13,舵機(jī)9的輸出軸與第一曲柄10固連,第一曲柄10與第二曲柄12之間有間隙，第一曲柄10可間歇地帶動(dòng)第二曲柄12運(yùn)動(dòng)；第一連桿11帶動(dòng)止推塊14上下移動(dòng)，止推塊14上開(kāi)有圓弧形凹槽14-1，止推塊14上下移動(dòng)過(guò)程中，滾動(dòng)圓柱15嵌入和嵌出所述圓弧形凹槽14-1，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)軸5發(fā)生軸向移動(dòng)；第二連桿13可帶動(dòng)小摩擦輪3在摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿2上滑動(dòng)；小帶輪17安裝在轉(zhuǎn)軸5上；串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II包括并聯(lián)扭簧26和串聯(lián)扭簧25，機(jī)器人上肢40上固連關(guān)節(jié)軸40-1，關(guān)節(jié)軸40-1上具有延伸件40-2 (延伸件呈杯狀的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu))，機(jī)器人下肢39上設(shè)有關(guān)節(jié)套39-1，關(guān)節(jié)套39-1的外側(cè)圓周還設(shè)有環(huán)形槽39-2，關(guān)節(jié)套39_1套裝在關(guān)節(jié)軸40-1上且二者之間安裝有第一關(guān)節(jié)軸承38，擋蓋28的內(nèi)表上具有擋蓋軸28-1，擋蓋軸28-1安裝在延伸件40-2的內(nèi)腔中且二者之間裝有第二關(guān)節(jié)軸承37，軸承端蓋27安裝在關(guān)節(jié)套39-1上用于定位第一關(guān)節(jié)軸承38 ;關(guān)節(jié)套39-1上由內(nèi)至外依次套裝有并聯(lián)扭簧26和串聯(lián)扭簧25，并聯(lián)扭簧26的一端與環(huán)形槽39-2底壁接觸，并聯(lián)扭簧26的另一端與延伸件40-2的外沿接觸；串聯(lián)扭簧25的一端與環(huán)形槽39-2底壁接觸，串聯(lián)扭簧25的另一端與擋蓋28的內(nèi)側(cè)壁接觸；大帶輪23安裝在擋蓋28的外側(cè)壁以及環(huán)形槽39-2的外側(cè)壁上，大帶輪23和小帶輪17之間通過(guò)同步帶22傳動(dòng)連接。
具體實(shí)施方式
二:如圖1 4所示，本實(shí)施方式所述機(jī)器人上肢40為機(jī)器人大腿，所述機(jī)器人下肢39為機(jī)器人小腿。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。所述機(jī)器人上肢40還可以為機(jī)器人大臂，所述機(jī)器人下肢39還可以為機(jī)器人前臂。所述機(jī)器人上肢40和所述機(jī)器人下肢39構(gòu)成機(jī)器人上的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)副。
具體實(shí)施方式
三:如圖1 4所示，本實(shí)施方式中，大帶輪23通過(guò)定位銷(xiāo)24安裝在擋蓋28的外側(cè)壁以及環(huán)形槽39-2的外側(cè)壁上。其它組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。工作過(guò)程:工作過(guò)程如圖4所示，狀態(tài)I到狀態(tài)2的過(guò)程:第一曲柄10順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α角，由于第一曲柄10未與第二曲柄12接觸，第二曲柄12未發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，即大摩擦輪4被推開(kāi)與小摩擦輪3分離，而小米摩擦輪3保持不動(dòng)；狀態(tài)2到狀態(tài)3的過(guò)程:第一曲柄10順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)β角，由于第一曲柄10未與第二曲柄12接觸，所以兩曲柄同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)β角，大摩擦輪4保持位置不變，小摩擦輪3發(fā)生移動(dòng)；狀態(tài)3到狀態(tài)4的過(guò)程:第一曲柄10逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)α + β角，兩曲柄分離，所以第二曲柄12不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，大摩擦輪4恢復(fù)到原來(lái)位置，兩摩擦輪從新壓緊。
權(quán)利要求
1.一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu),所述變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)包括機(jī)器人上肢(40)和機(jī)器人下肢(39)，其特征在于:所述變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括彈性驅(qū)動(dòng)器(I)和串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(II)，機(jī)器人上肢(40)和機(jī)器人下肢(39)通過(guò)串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(II)連接在一起，彈性驅(qū)動(dòng)器(I)通過(guò)帶傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(II)動(dòng)作； 彈性驅(qū)動(dòng)器(I)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(I)、摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿(2)、小摩擦輪(3)、大摩擦輪(4)、轉(zhuǎn)軸(5)、推力彈簧(7)、推力軸承(8)和舵機(jī)(9);驅(qū)動(dòng)電機(jī)(I)的輸出軸連接摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿(2)，小摩擦輪(3)通過(guò)滑動(dòng)鍵安裝在摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿(2)上，小摩擦輪(3)可在所述擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿(2)軸向滑動(dòng)并能跟隨所述擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿(2) —起轉(zhuǎn)動(dòng)；大摩擦輪(4)固裝在轉(zhuǎn)軸(5)上，轉(zhuǎn)軸(5)的一端通過(guò)一對(duì)滾針軸承(6)支撐并安裝在固定于機(jī)器人上肢(40)上的支撐機(jī)座(21)內(nèi)，轉(zhuǎn)軸(5)可實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)；大摩擦輪⑷和小摩擦輪(3)之間摩擦傳動(dòng)；推力軸承(8)安裝在轉(zhuǎn)軸(5)的另一端上，位于推力軸承(8)兩端的轉(zhuǎn)軸(5)上還設(shè)有第一擋圈(18)和第二擋圈(19)，推力軸承(8)上還設(shè)有階梯狀擋筒(16)，推力彈簧(7)套在所述階梯狀擋筒(16)上，推力彈簧(7)位于支撐機(jī)座(21)上具有的擋環(huán)(21-1)和階梯狀擋筒(16)的邊沿(16-1)之間且與二者相接觸，轉(zhuǎn)軸(5)還裝有滾動(dòng)圓柱支架(20)，滾動(dòng)圓柱(15)和固定圓柱(30)分別安裝在滾動(dòng)圓柱支架(20)內(nèi)，滾動(dòng)圓柱(15)和固定圓柱(30)分別位于止推塊(14)的兩側(cè)且滾動(dòng)圓柱(15)靠近轉(zhuǎn)軸(5)的另一端端面；推力彈簧(7)通過(guò)推力軸承⑶作用在轉(zhuǎn)軸(5)上，使大摩擦輪⑷和小摩擦輪(3)之間具有壓緊力；舵機(jī)(9)帶動(dòng)兩套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，一套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括第一曲柄(10)和第一連桿(11)，另一套曲柄搖桿機(jī)構(gòu)包括第二曲柄(12)和第二連桿(13),舵機(jī)(9)的輸出軸與第一曲柄(10)固連，第一曲柄(10)與第二曲柄(12)之間有間隙，第一曲柄(10)可間歇地帶動(dòng)第二曲柄(12)運(yùn)動(dòng)；第一連桿(11)帶動(dòng)止推塊(14)上下移動(dòng)，止推塊(14)上開(kāi)有圓弧形凹槽(14-1)，止推塊(14)上下移動(dòng)過(guò)程中，滾動(dòng)圓柱(15)嵌入和嵌出所述圓弧形凹槽(14-1)，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)軸(5)發(fā)生軸向移動(dòng)；第二連桿(13)可帶動(dòng)小摩擦輪(3)在摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿(2)上滑動(dòng)；小 帶輪(17)安裝在轉(zhuǎn)軸(5)上； 串并聯(lián)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)(II)包括并聯(lián)扭簧(26)和串聯(lián)扭簧(25)，機(jī)器人上肢(40)上固設(shè)關(guān)節(jié)軸(40-1)，關(guān)節(jié)軸(40-1)上具有延伸件(40-2)，機(jī)器人下肢(39)上設(shè)有關(guān)節(jié)套(39_1)，關(guān)節(jié)套(39-1)的外側(cè)圓周還設(shè)有環(huán)形槽(39-2)，關(guān)節(jié)套(39-1)套裝在關(guān)節(jié)軸(40_1)上且二者之間安裝有第一關(guān)節(jié)軸承(38)，擋蓋(28)的內(nèi)表上具有擋蓋軸(28-1)，擋蓋軸(28-1)安裝在延伸件(40-2)的內(nèi)腔中且二者之間裝有第二關(guān)節(jié)軸承(37)，軸承端蓋(27)安裝在關(guān)節(jié)套(39-1)上用于定位第一關(guān)節(jié)軸承(38);關(guān)節(jié)套(39-1)上由內(nèi)至外依次套裝有并聯(lián)扭簧(26)和串聯(lián)扭簧(25)，并聯(lián)扭簧(26)的一端與環(huán)形槽(39-2)底壁接觸，并聯(lián)扭簧(26)的另一端與延伸件(40-2)的外沿接觸；串聯(lián)扭簧(25)的一端與環(huán)形槽(39-2)底壁接觸，串聯(lián)扭簧(25)的另一端與擋蓋(28)的內(nèi)側(cè)壁接觸；大帶輪(23)安裝在擋蓋(28)的外側(cè)壁以及環(huán)形槽(39-2)的外側(cè)壁上，大帶輪(23)和小帶輪(17)之間通過(guò)同步帶(22)傳動(dòng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述機(jī)器人上肢(40)為機(jī)器人大腿，所述機(jī)器人下肢(39)為機(jī)器人小腿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于:大帶輪(23)通過(guò)定位銷(xiāo)( 24)安裝在擋蓋(28)的外側(cè)壁以及環(huán)形槽(39-2)的外側(cè)壁上。
全文摘要
一種變速比串并聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有的機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)不能連續(xù)改變傳動(dòng)比，不具有緩沖的功能，致使關(guān)節(jié)受到?jīng)_擊載荷會(huì)產(chǎn)生震動(dòng)的問(wèn)題。電機(jī)連接摩擦輪滑動(dòng)導(dǎo)桿，小摩擦輪通過(guò)滑動(dòng)鍵可在該導(dǎo)桿軸向滑動(dòng)，并能跟隨轉(zhuǎn)動(dòng)。大摩擦輪與轉(zhuǎn)軸固連，轉(zhuǎn)軸靠一對(duì)滾針軸承支撐，實(shí)現(xiàn)軸向移動(dòng)。推力彈簧通過(guò)推力軸承作用在轉(zhuǎn)軸上，使兩摩擦輪壓力；舵機(jī)帶動(dòng)兩個(gè)曲柄搖桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)；第一曲柄可間歇地帶動(dòng)第二曲柄運(yùn)動(dòng)，第一連桿帶動(dòng)止推塊上下移動(dòng)，止推塊上開(kāi)有凹槽，止推塊上下移動(dòng)過(guò)程中，滾動(dòng)圓柱嵌入和嵌出凹槽，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)軸發(fā)生軸向移動(dòng)。本發(fā)明能實(shí)現(xiàn)連續(xù)改變傳動(dòng)比，具有彈性驅(qū)動(dòng)器的特性，并能進(jìn)行儲(chǔ)能。
文檔編號(hào)B25J17/00GK103112013SQ20131004112
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月1日
發(fā)明者趙杰, 朱延河, 臧希喆, 劉玉斌, 陳輝, 張超 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)