[发明专利]模块化关节

说明书

本发明公开了一种模块化关节，其包括设有凹槽的输出端齿轮，凹槽沿输出端齿轮的轴向凹陷；模块化关节还包括金属复合弹性件，金属复合弹性件嵌设于凹槽中，且金属复合弹性件的中心轴线与输出端齿轮的中心轴线重合，金属复合弹性件包括：金属框架，金属框架的一端与中空输出轴固定连接，金属框架的另一端沿输出端齿轮的径向向外延伸，且抵靠于凹槽的内表面；及弹性单元，弹性单元填充于金属框架内，且与输出端齿轮的凹槽的内表面固定连接。本发明的模块化关节通过设置金属复合弹性件，降低了模块化关节的刚性，使得模块化关节具有本质柔顺性，增加了模块化关节的安全性，同时能够提供机械振动保护，减少了齿轮的磨损和出现故障的概率。

技术领域

本发明涉及一种模块化关节。

背景技术

随着智能制造和新兴服务行业应用的爆发式增长，安全正成为机器人和自动化系统的关键设计要求。由于力柔顺控制的模块化关节具有本质柔顺和力传感特性，其组装而成的机器人被认为可以满足安全性要求。为实现模块化关节的力柔顺控制，通常在关节中加入橡胶弹簧或金属弹簧，但是橡胶弹簧存在迟滞性、非线性和易老化等缺陷，而金属弹簧存在结构复杂和难加工等缺陷。并且，目前已有的模块化关节还存在自重高、体积大、集成度低、精度低和可替换性差等问题，限制了其在机器人市场的应用和推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术为实现模块化关节的力柔顺控制，通常在模块化关节中加入橡胶弹簧或金属弹簧，但是橡胶弹簧存在迟滞性、非线性和易老化的缺陷，而金属弹簧存在结构复杂和难加工的缺陷，提供一种模块化关节。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种模块化关节，所述模块化关节包括输出端齿轮，其特点在于，所述输出端齿轮的一端面设有凹槽，所述凹槽沿所述输出端齿轮的轴向凹陷；所述模块化关节还包括金属复合弹性件，所述金属复合弹性件嵌设于所述凹槽中，且所述金属复合弹性件的中心轴线与所述输出端齿轮的中心轴线重合，所述金属复合弹性件包括：

金属框架，所述金属框架的一端与中空输出轴固定连接，所述金属框架的另一端沿所述输出端齿轮的径向向外延伸，且抵靠于所述凹槽的内表面；及

弹性单元，所述弹性单元填充于所述金属框架内，且与所述输出端齿轮的凹槽的内表面固定连接。

在本技术方案中，通过设置金属复合弹性件，降低了模块化关节的刚性，使得模块化关节具有本质柔顺性，增加了模块化关节的安全性，同时能够提供机械振动保护，减少了齿轮的磨损和出现故障的概率；与现有技术中的橡胶弹簧相比，金属复合弹性件质量更轻；与橡胶弹簧相比，金属复合弹性件具有更好的力学性能，也能一定程度上克服由于橡胶老化使得关节精度下降的缺陷。同时，通过将金属复合弹性件设置于输出端齿轮的凹槽中，使得模块化关节结构更加的紧凑。

较佳地，所述金属框架沿所述金属框架的径向由内至外依次包括底座和框架主体，所述底座与所述框架主体固定连接，所述底座通过固定件与所述中空输出轴固定连接，所述弹性单元填充于所述框架主体内。

较佳地，所述框架主体为涡轮状结构，所述框架主体包括多个金属弹片，多个所述金属弹片均沿所述底座的径向设置，且沿所述底座的周向等距间隔分布。

较佳地，所述框架主体为六边形蜂窝状结构。

较佳地，所述凹槽的内表面涂覆有粘合涂层，所述粘合涂层用于粘合所述弹性单元与所述输出端齿轮。

在本技术方案中，通过在凹槽的内表面涂覆粘合涂层，使所述弹性单元与所述输出端齿轮粘合在一起，固定地更为牢固。