[发明专利]一种两自由度的柔性肘关节

说明书

本发明公开了一种两自由度的柔性肘关节，属于机器人领域。它包括端部设有半球形凹槽的肱骨架、一端设有球形圆头可以绕肱骨架的凹槽相对转动的尺桡骨端、与尺桡骨端同轴线装设的尺桡骨主架、肱尺关节与肱桡关节；尺关节包括肱尺关节轮A、尺关节轮B、肱尺关节电机和肱尺关节弹簧；桡关节包括其输出轴穿过装设于尺桡骨主架内部的滚动轴承A并与锥齿轮A相连的肱桡关节电机，与锥齿轮A啮合传动并装设于尺桡骨端右侧外部上的锥齿轮B。本发明是一种同时具有转动和扭转两个自由度、采用磁性吸附装设、转动中心可以发生微小位移的柔性肘关节。

技术领域

本发明属于机器人领域，特指一种两自由度的柔性肘关节。

背景技术

机器人肘关节的设计对于整个机器人手臂的灵活性具有重要的决定意义。现有技术中，机器人的肘关节具有如下缺陷：一是肘关节的刚度太大，缺乏柔性，无法适应更复杂的工作环境；二是肘关节通常只具有一个运动自由度，而将扭转运动设计到肩关节中。为了使得机器人更加类人与智能化，需要设计一种高柔性更多自由度的肘关节。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种同时具有转动和扭转两个自由度、采用磁性吸附装设、转动中心可以发生微小位移的柔性肘关节。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种两自由度的柔性肘关节，它包括端部设有半球形凹槽的肱骨架、一端设有球形圆头可以绕所述肱骨架的凹槽相对转动的尺桡骨端、与所述尺桡骨端同轴线装设的尺桡骨主架、肱尺关节与肱桡关节。

所述肱骨架的半球形凹槽内装设有厚度为5mm的可发生显著弹性变形的弹性壳层；所述半球形凹槽与所述尺桡骨端的球形圆头分别为异性磁极。

所述尺桡骨端的另一端设有圆柱形内孔，所述内孔内装设有滚动轴承B，所述尺桡骨主架的左端穿过所述滚动轴承B。

所述肱尺关节包括装设于所述尺桡骨端上的肱尺关节轮A，装设于所述肱骨架上、与所述肱尺关节轮A相啮合传动的肱尺关节轮B，装设于所述肱骨架上、其输出轴与所述肱尺关节轮B相连接的肱尺关节电机，此外还包括两端分别连接所述肱骨架与所述尺桡骨端的肱尺关节弹簧。

所述肱桡关节包括其输出轴穿过装设于所述尺桡骨主架内部的滚动轴承A并与锥齿轮A相连的肱桡关节电机，与所述锥齿轮A啮合传动并装设于所述尺桡骨端右侧外部上的锥齿轮B。

进一步的，所述尺桡骨端与所述尺桡骨主架相邻的一端采用异性磁铁吸引的方式装设，且二者可以绕它们共同的轴线相对扭转。

进一步的，所述弹性壳层采用非金属材料制作；所述肱尺关节弹簧为金属抗扭转弹簧。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的一种两自由度的柔性肘关节同时具有肱尺关节与肱桡关节，实现了肱骨架与尺桡骨的相对转动与相对扭转运动，从而使得肘关节的运动灵活性大大增加。

(2)本发明的肱尺关节与肱桡关节均采用异性磁铁吸附的柔性安装方式，从而使得肱尺关节与肱桡关节可以发生微小的柔性变形，克服了现有技术肘关节刚性太大的缺点。由此可知，本发明的肘关节结构简单紧凑、同时具有转动和扭转两个自由度、采用磁性吸附装设、具有较强的柔性。

附图说明

图1是本发明的一种两自由度的柔性肘关节的结构原理示意图。

图中，1—肱骨架；21—尺桡骨端；22—尺桡骨主架；31—肱尺关节轮A；32—肱尺关节轮B；33—肱尺关节电机；34—弹性壳层；35—肱尺关节弹簧；41—肱桡关节电机；42—滚动轴承A；43—锥齿轮A；44—滚动轴承B；5—锥齿轮B。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。