[发明专利]一种含有并联弹性的仿生机器人关节

说明书

本发明公开了一种含有并联弹性的仿生机器人关节，包括凸轮绕线装置和传动装置，所述凸轮绕线装置包括钢丝线、引线机构、在周向设置有绕线盘的凸轮、以及一端与关节支撑挡板相连接的弹簧，所述凸轮与位于所述传动装置上的关节主轴轴向固定连接，所述钢丝线缠绕在所述绕线盘上，且所述钢丝线的一端穿过所述引线机构后与所述弹簧的另一端相连接，所述引线机构用于使所述钢丝线不与关节支撑挡板内的其它部件接触。本发明通过设置具有凹向上弹性特性的并联弹性结构，解决现有的机器人关节能耗性能和抗干扰性能的制约平衡的问题。

技术领域

本发明属于机械设备技术领域，尤其涉及一种含有并联弹性的仿生机器人关节。

背景技术

现在国内外广泛研究使用的“仿生肌肉”采用的技术主要有气动和液压技术。虽然这种关节刚性驱动方式具备技术成熟和发展完善的特点,但受便携实用性的限制和机构刚度高的约束,造成刚性驱动器的弱鲁棒性和弱适应性,对于机器人实现诸如柔顺化动作、自调整接触、低能耗运动等目标仍然存在一定的不足和缺憾。因此，有必要针对现有机器人关节刚性驱动的能耗性能和抗干扰性能问题进行研究和改进。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种弹性特性接近生物肌肉弹性特性、抗干扰性强的含有并联弹性的仿生机器人关节。

为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种含有并联弹性的仿生机器人关节，包括凸轮绕线装置和传动装置，所述凸轮绕线装置包括钢丝线、引线机构、在周向设置有绕线盘的凸轮、以及一端与关节支撑挡板相连接的弹簧，所述凸轮与位于所述传动装置上的关节主轴轴向固定连接，所述钢丝线缠绕在所述绕线盘上，且所述钢丝线的一端穿过所述引线机构后与所述弹簧的另一端相连接，所述引线机构用于使所述钢丝线不与关节支撑挡板内的其它部件接触。

进一步的，所述传动装置包括设置在所述关节支撑挡板内的电机、减速机、关节主轴、锥齿轮、以及锥齿轮轴，所述电机与所述减速机相连接，所述减速机的输出端通过连接轴与所述锥齿轮轴相连接，所述关节主轴上设置有与所述锥齿轮轴啮合连接的锥齿轮，且所述关节主轴通过设置在所述关节主轴和锥齿轮之间的轴承和轴承座固定在关节支撑挡板上。

进一步的，所述引线机构包括第一导线板、第二导线板、单滑轮组、以及双滑轮组，所述第一导线板设置在所述绕线盘下方，所述第二导线板设置在所述电机下方，所述单滑轮组设置在位于所述第二导线板的下方的单滑轮组连接板上，所述双滑轮组设置在所述单滑轮组的下方且与所述弹簧相连接。

进一步的，所述锥齿轮上设置有套筒，所述套筒用于所述锥齿轮与所述凸轮进行轴向定位，且使所述套筒和所述锥齿轮之间周向定位，进而实现所述关节主轴与所述套筒和锥齿轮之间轴向定位。

进一步的，所述仿生机器人关节上还设置有扭矩传感器，所述扭矩传感器通过联轴器与所述锥齿轮和关节主轴分别连接，用于对所述锥齿轮和关节主轴之间的负载输出扭矩进行实时监测。

进一步的，所述传动装置上设置有用于固定所述扭矩传感器的支撑板，且所述支撑板的厚度方向尺寸使所述扭矩传感器与锥齿轮以及套筒的轴线的同心度小于Φ0.05mm。

进一步的，所述关节主轴还通过联轴器与固定在传感器固定板上的角度传感器相连接，所述角度传感器用于对所述关节主轴的转动角度进行实时监测。

进一步的，所述凸轮为多个对称布置在所述绕线盘两侧的变半径凸轮的组合。

进一步的，所述绕线盘上设置有用于安装两个变半径凸轮的三个挡板。

进一步的，所述变半径凸轮的平面与所述弹簧的轴线相平行。