[发明专利]用于机器人肘关节的磁流变脂制动器

说明书

本发明公开了一种用于机器人肘关节的磁流变脂制动器，包括为套筒结构的外壳，其内嵌有转子，转子的两端分别通过轴承与第一端盖、第二端盖连接形成转动副，转子通过销孔与外部其他部件连接；第一端盖、第二端盖均与外壳固连，且第一端盖、第二端盖与外壳之间安装隔磁圈；外壳、第一端盖、第二端盖构成阻尼器的定子，转子与定子之间的空腔内填充磁流变脂，且转子的两端处与定子之间均设置密封圈；第一端盖内、第二端盖内分别缠绕一组励磁线圈，两组励磁线圈产生相反方向的磁场，励磁线圈通电时，转子做切割磁感线运动。本发明在不增大转子体积的情况下，能有效利用转子的外表面，增加转子的工作面积，并且具有结构紧凑、构件简单、易于加工和装配等特点。

技术领域

本发明属于机器人动力传递设备领域，具体涉及一种用于机器人肘关节的磁流变脂制动器。

背景技术

磁流变脂以其优越的流变性能在减振抑振、机械传动、精密加工及密封等多个工程领域有着广阔的应用前景，其中应用磁流变脂研制阻尼器器件是磁流变脂应用技术研究的一个重要分支。

目前，磁流变阻尼器按其工作方式可分为直线式磁流变阻尼器和旋转式磁流变阻尼器。直线式磁流变阻尼器研究较早，其结构设计、力学模型的研究较为成熟。但是，有些应用场合，如康复机器人，变速与传动系统等，要求阻尼器能够提供连续旋转的可控阻尼力矩，因此，旋转式磁流变阻尼器的研究具有重要的应用意义。

旋转式磁流变阻尼器通过填充于外壳与转子之间屈服应力可控的磁流变脂进行工作，而转子的工作面积是影响阻尼器性能的主要因素之一。目前，旋转式磁流变阻尼器多以转子的两个端面作为工作面，此种结构的阻尼器通常具有较大的径向尺寸。有一些旋转式磁流变阻尼器以转子的圆柱面作为工作面，虽然增大转子轴向和径向尺寸均可增加阻尼器的输出力矩，但是该种结构未能利用转子的端面。为了获得较大的阻尼力矩，出现了多盘片式磁流变阻尼器，此种阻尼器同样是利用转子的端面作为工作面，工作时多个工作盘片的端面分别与定子相互作用，以获得较大阻尼力矩，但是该种结构相对比较复杂，且对机械加工精度要求比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在不增大转子体积的情况下，能有效利用转子的外表面，增加转子的工作面积，并且具有结构紧凑、构件简单、易于加工和装配等特点的磁流变脂制动器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种用于机器人肘关节的磁流变脂制动器，包括励磁线圈、磁流变脂、第一端盖、转子、外壳、隔磁圈、第二端盖；

所述外壳为套筒结构，其内嵌有转子，转子的两端分别通过轴承与第一端盖、第二端盖连接形成转动副，转子通过销孔与外部其他部件连接；第一端盖、第二端盖均与外壳固连，且第一端盖、第二端盖与外壳之间安装隔磁圈；外壳、第一端盖、第二端盖构成制动器的定子，转子与定子之间的空腔内填充磁流变脂，且转子的两端处与定子之间均设置密封圈；第一端盖内、第二端盖内分别缠绕一组励磁线圈，两组励磁线圈产生相反方向的磁场，通电时，转子做切割磁感线运动。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)在不增大转子体积的情况下，能有效利用转子的外表面，增加转子的工作面积；2)整个装置结构紧凑，构件简单，易于加工和装配；3)该装置能根据转子扭矩的大小，通过改变流过励磁线圈的电流大小来调节制动器的阻尼力，提供连续旋转的可控阻尼力矩。

下面结合附图对本发明进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明用于机器人肘关节的磁流变脂制动器的内部结构示意图。

图2为本发明用于机器人肘关节的磁流变脂制动器中磁流变脂屈服应力与磁感应强度的关系图。

图3为本发明用于机器人肘关节的磁流变脂制动器中磁流变脂B-H特性图。

具体实施方式