[发明专利]一种仿人肘关节

说明书

本发明涉及仿生机器人关节技术领域，具体涉及一种仿人肘关节，其包括小臂、大臂和肘关节转动组件；所述小臂与大臂的一端通过中心轴套接在一起，肘关节转动组件包括滑杆、弹簧片、滑槽架、连杆、第一丝杠、第一驱动电机；滑杆的两端卡在小臂前端两侧开设的让位滑槽内，中间固定连接弹簧片的一端，弹簧片的另一端固定连接在靠近滑槽架前端的表面上，滑槽架设于小臂与大臂连接处的空腔内，滑槽架的中间通过轴承套在中心轴上，滑槽架末端连接连杆的一端，连杆的另一端连接有滑块，滑块固定于第一丝杠的末端，第一丝杠固定连接第一驱动电机，第一驱动电机固定在大臂的另一端内侧。本发明结构简单、安装方便、灵活，体积小，重量轻，生产成本大大降低，使用方便。

技术领域

本发明涉及仿生机器人关节技术领域，具体涉及一种仿人肘关节结。

背景技术

随着机器人技术的发展，如康复机器人、穿戴式机器人、智能假肢、行走机器人等以人为中心的机器人越来越多，物理性人机交互也随着增加，人机交互安全性和环境适应性也受到更广泛关注。为了满足机器人对控制精度高、响应快、控制简易性的要求，通过电机驱动方式保证机器人末端的执行精度，已被越来越多的机器人应用，但是，其还具有高刚度的特点，而高刚度特性并不利于人机交互安全性的要求。

从运动生物力学角度看，肌肉是人体运动系统的动力来源，并通过肌肉收缩的力量维持或完成动作的执行。肌肉具有非线性变刚度特性，能够缓冲一定的碰撞，还能吸收和存储能量，因此，如果能够借鉴人体骨骼肌肉系统，设计具有仿生肌肉特性的关节，便可以改善传统机器人的高刚度特性，以提高人机交互的安全性和环境适应性。

目前，现已有许多模仿骨骼肌的实现方式，如电致聚合物类人工肌肉、形状记忆合金、气动人工肌肉、具有弹性元件的变刚度驱动器等，但是上述模仿骨骼肌的实现方式仍无法完全模拟出人类关节的特性，不仅存在着输出力较小、重量大、运动范围小、刚度较小等不足之处，还存在有结构复杂，体积大，组装繁琐等缺陷。

发明内容

(一)要解决的技术问题

为了解决现有技术的上述问题，本发明提供一种仿人肘关节，其结构简单、体积小、组装方便、灵活，能够模拟具有非线性变刚度肌肉特性的关节，有效提高人机交互的安全性和环境适应性。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种仿人肘关节，其包括小臂(1)、大臂(11)和肘关节转动组件，所述小臂(1)与大臂(11)的一端通过中心轴(9)套接在一起，所述肘关节转动组件包括滑杆(2)、弹簧片(6)、滑槽架(7)、连杆(15)、第一丝杠(17)、第一驱动电机(18)；所述滑杆(2)的两端卡在所述小臂(1)前端两侧开设的让位滑槽(5)内，中间固定连接所述弹簧片(6)的一端，所述弹簧片(6)的另一端固定连接在靠近所述滑槽架(7)前端的表面上，所述滑槽架(7)设于所述小臂(1)与所述大臂(11)连接处的空腔内，所述滑槽架(7)的中间通过轴承套在所述中心轴(9)上，所述滑槽架(7)末端连接所述连杆(15)的一端，所述连杆(15)的另一端连接有滑块(16)，所述滑块(16)固定连接于第一丝杠(17)的末端，所述第一丝杠(17)固定连接所述第一驱动电机(18)，所述第一驱动电机(18)固定在所述大臂(11)的另一端内侧。

作为如上所述仿人肘关节的一种优选方案，还包括刚度变化执行组件，所述刚度变化执行组件包括移动滑座(3)、第二丝杠(20)和第二驱动电机(10)，所述移动滑座(3)的中间设有至少一对限位杆(4)，所述弹簧片(6)穿过所述一对限位杆(4)之间的缝隙，所述移动滑座(3)的两侧面均设有凸起(12)，该凸起(12)卡合固定于所述滑槽架(7)前端两侧边开设的滑道内；所述第二驱动电机固定设于所述滑槽架(7)末端，并靠近所述中心轴(9)位置设置，所述第二驱动电机通过所述第二丝杠(20)连接移动滑座(3)。