[实用新型]圆筒式串联弹性驱动器

说明书

技术领域

本实用新型涉及的是一种用于机器人行走的驱动器。

背景技术

机器人在未知的环境操作中，能够适应外部环境的力控制的机器人是令人满意的。当前，机器人的力控制方法有：1.直接力控制法，通过控制算法以及感测的外部信息来决定机器人关节的转矩，使机器人对外部环境产生合适的作用力。2.间接力控制法，通过测量弹性变形等方式间接控制力输出。

驱动器作为一种设备或机械装置，是将某种形式的能量或者转化为机械力、力矩，或者转化为直线速度、旋转速度。作为机器人用的驱动器首先应该重量轻，输出功率大，能够提供较高力或力矩，并且造价低。另外，与外部环境互动过程中，在较宽的输出力范围内应有良好的力输出特性的一致性，以免引起机器人本身或与之接触的外部设施的损害。最后，机器人在未知的环境工作时，所产生的冲击能量通过机器人结构传递到驱动器中，必须提高驱动器抗冲击载荷能力，避免其损伤。

现阶段，力控制装置主要有直接驱动装置、齿轮驱动装置、绳索驱动装置等。这些装置本身具有相互矛盾的性质。例如：齿轮减速机构，将电动机的高转速、低转矩转换为机器人所需要的低转速、高转矩。但由于齿轮机构自身的摩擦、齿轮间隙等非线性因素，以及增大了负载转动惯量，使驱动器输出力的精确度降低，抗冲击载荷能力下降。因此，研制出功率质量比大，适应高带宽变化的力以及保持其稳定性的驱动器越来越受到重视，是机器人技术重点研究的领域之一。

传统的串联弹性驱动器，其结构特点是采用了四组并联弹簧，这样每一组并联弹簧中间的导杆都要保证绝对平行，这给该类驱动器的加工制造增加了极大的难度。

发明内容

本实用新型的目的在于提供具有生物体肌肉特性、适应力的变化带宽非常大的圆筒式串联弹性驱动器。

本实用新型的目的是这样实现的：

本实用新型圆筒式串联弹性驱动器，其特征是：包括编码器、伺服电机、连接筒、联轴器、丝杠、推力圆柱、螺母、弹簧、弹簧驱动板、外壳、驱动筒和驱动输出端，编码器安装在伺服电机上，伺服电机还通过连接筒里的联轴器与丝杠相连，连接筒与外壳相连，推力圆柱、螺母、弹簧、弹簧驱动板安装在外壳里，螺母圆周上开有三个成120°螺纹孔，每个螺纹孔处分别安装推力圆柱，三个推力圆柱的两侧分别安装弹簧驱动板，两个弹簧驱动板的外侧分别安装弹簧，靠近连接筒一侧的弹簧驱动板外侧的弹簧连接弹簧挡板，远离连接筒一侧的弹簧驱动板外侧的弹簧连接驱动筒的凸板，驱动筒还和驱动输出端相连。

本实用新型还可以包括：

1、所述的伺服电机和连接筒之间安装电机支持板。

本实用新型的优势在于：本实用新型是一种新的高效率、小型化、模块化、具有仿生特征的弹性驱动器，为设计一种对复杂地形高度适应、性能可靠、体积小巧、在高速行走时具有关节缓冲能力的步行机器人提供技术基础，具有很高的研究价值和广阔的应用前景。

附图说明

图1为本实用新型的部分剖视图；

图2是本实用新型的主视图；

图3是本实用新型的左视图；

图4是本实用新型的立体图；

图5是本实用新型的控制方框图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本实用新型做更详细地描述：

结合图1～5，本实用新型是一种电机驱动的弹性驱动器，伺服电机2的末端与编码器1固连，伺服电机2另一端通过四个螺丝与电机支持板3固连，电机支持板3与连接筒4固连，连接筒4与轴承座6固连，轴承座6与外壳17固连，外壳17另一端与端盖18固连，伺服电机2输出轴由内向外安装的分别是联轴器4、深沟球轴承7、丝杠8、支撑块16、螺母11、推力圆柱12。与螺母11相连的推力圆柱12的两侧是两个弹簧驱动板13，弹簧驱动板13的两侧分别是两个一模一样的受相同预紧力的被压缩的弹簧14，前端弹簧14的另一端连接的是与驱动筒19本身的凸板相连，凸板上开有两个螺纹孔与导向圆柱固连15，导向圆柱15沿外壳17的导槽移动，导槽在外壳内侧成180°排列，后端弹簧14的另一端连接的是弹簧挡环10，弹簧挡环10的另一端与挡环固定螺母9相连，驱动筒19外端与驱动输出端20相连。