[发明专利]大柔性串联式弹性单元及包括其的机器人

说明书

本发明公开了一种大柔性串联式弹性单元及包括其的机器人，所述大柔性串联式弹性单元用于与减速器末端输出齿轮和关节输出端连接，包括上连接件以及下连接件；上盖板，所述上盖板与所述下连接件之间填充并注塑形成橡胶块，所述上连接件与所述上盖板连接并锁定相对转动。本发明的大柔性的弹性单元，主要适用于机器人关节领域。能够缓冲机械臂关节的冲击载荷，同时可作为力矩传感器的扭转弹簧使用，从而能够提高关节的柔性，有利于人机协作。同时可以根据安装方式的不同在刚性和弹性间自由切换。扭矩‑转角具有良好的线性度，改变安装方式可以使弹性元件失去弹性。从而既能够确保用于获得较高精度，也可以适用于人机协作。

技术领域

本发明涉及一种大柔性串联式弹性单元及包括其的机器人。

背景技术

在协作机器人领域，较高的安全性能和较强的人机交互能力是协作机器人的主要特点。协作机器人关节需要能够识别碰撞和拖动示教，这使得其力矩传感器需要具备较大的柔性即较小的扭转刚度，以便在碰撞和冲击作用时有较大的缓冲性能，提供给操作人员足够的安全性能。

市场上销售的工业机器人关节为了得到较高的精度往往没有弹性单元或者弹性单元扭转刚度很高，这使得机器人关节在运动中往往会存在冲击。无法保证协作的操作人员的安全性，使得机械臂往往需要与操作者隔离开来，无法实现人机协作。

发明内容

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中机器人关节柔性不足，导致运动中产生碰撞和冲击时缓冲性能差，无法提供操作人员足够的安全性，导致无法实现人机协作的缺陷，提供一种大柔性串联式弹性单元及包括其的机器人。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：

一种大柔性串联式弹性单元，其特点在于，所述大柔性串联式弹性单元用于与减速器末端输出齿轮和关节输出端连接，包括，

上连接件以及下连接件，所述上连接件与所述上连接件用于与减速器末端输出齿轮和关节输出端连接；

上盖板，所述上盖板与所述下连接件之间填充并注塑形成橡胶块，并使得所述上盖板与所述下连接件连接为一体，其中，所述上连接件与所述上盖板连接并锁定相对转动。

本发明的上连接件与上盖板限制为一同转动。在产生冲击的时候，上盖板与下连接件之间的橡胶块提供了柔性，可以使得上盖板与下连接件支架产生相对的旋转，从而使得上连接件和下连接件之间具有柔性缓冲空间。

本发明的大柔性串联式弹性单元，主要适用于机器人关节领域。能够缓冲机械臂关节的冲击载荷，同时可作为力矩传感器的扭转弹簧使用，从而能够提高关节的柔性，有利于人机协作。同时可以根据安装方式的不同在刚性和弹性间自由切换。扭矩-转角具有良好的线性度，改变安装方式可以使弹性元件失去弹性。从而既能够确保用于获得较高精度，也可以适用于人机协作。

较佳地，所述上盖板与所述上连接件之间通过沿着所述上盖板的外周设置的卡槽和卡块进行卡合，从而锁定所述上连接件与所述上盖板之间的相对转动。

较佳地，所述上盖板与所述上连接件之间为过盈配合。

较佳地，所述橡胶块形成于所述上盖板以及所述下连接件之间，且所述橡胶块的形状由所述上盖板以及所述下连接件约束而成。

较佳地，所述上连接件、所述下连接件、所述上盖板以及所述橡胶块均为环状，从而形成贯穿于所述大柔性串联式弹性单元的内部通道。环形结构的内环避让输出轴，使得输出轴可以穿过大柔性串联式弹性单元，用于与编码器相连接测试整个关节的位置，同时辅助测量弹性单元的扭转角。

较佳地，所述下连接件的内侧端面和所述上盖板的内侧端面均倾斜设置，其中，在从外环到内环的方向上，所述下连接件的内侧端面与所述上盖板的内侧端面之间的距离逐渐收窄。橡胶块的轮廓曲线与下连接件的内侧端面和上盖板的内侧端面的轮廓曲线一致，由此确保内环收窄的形状可以增加接触面积，同时确保与橡胶块的固定。