[发明专利]串联弹性驱动器

说明书

本发明属于机器人驱动器技术领域，旨在解决串联弹性驱动器无法进行外界阻力矩限制以及在受到外部撞击后需要人工修复的问题；本发明提供了一种串联弹性驱动器，包括输入装置、力矩限制装置和输出装置，输入装置用于提供动力以驱动力矩限制装置、输出装置运动；力矩限制装置包括主动支撑装置，依次套设于其上的第一摩擦片、从动支撑装置、第二摩擦片，以及设置于第二摩擦片远离第一摩擦片的一侧且用于调控第一摩擦片、第二摩擦片与从动支撑装置之间摩擦力矩的压紧装置；输出装置包括弹性元件、输出轴，弹性元件设置于输出轴与第二摩擦片之间以传递动力。本发明公开的串联弹性驱动器具有力矩限制装置，无需人工修复，结构紧凑性，安全性高。

技术领域

本发明属于机器人驱动器技术领域，具体涉及一种串联弹性驱动器。

背景技术

驱动装置作为机器人系统运动和驱动力的输入单元，其性能优劣对机器人系统的整体性能具有很大影响。传统机器人多采用刚性驱动器，能够精确的传递运动，而人或其它动物的驱动装置是肌肉组织，具有柔顺性，导致传统机器人系统在运动、安全与能源效率等方面远远不及人或其它动物，因此刚性驱动器已经阻碍高性能机器人的发展。为了解决这个问题，研究人员提出一种模拟生物肌肉的柔顺性驱动器--串联弹性驱动器，其主要是在驱动装置与末端执行器之间增加具有弹性和阻尼特性的装置，解除驱动装置和末端执行器之间的耦合关系，同时使串联弹性驱动器输出力与其形变量、相对速度成一定关系。

与传统的刚性驱动器相比，串联弹性驱动器具有被动柔顺性、阻抗低、抗冲击、力感知、精确力控制等优点，但是现有技术中公开的串联弹性驱动器存在无源偏转极限(即现有串联弹性驱动器中采用的弹簧、扭簧等弹性元件存在最大偏转角)，导致串联弹性驱动器在撞击等情况下由于无源偏转极限的存在易引起力矩急剧增大，从而造成机器人系统等的损害；此外，现有技术中公开的串联弹性驱动器在应对外部力矩大于驱动器力矩的情况时，通常采用装置脱离以保护驱动装置，重新使用时需要人工修复归位，结构复杂，操作繁琐。

发明内容

为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决串联弹性驱动器无法进行外界阻力矩限制以及在受到外部撞击后需要人工修复的问题，本发明提供了一种串联弹性驱动器，包括输入装置、力矩限制装置和输出装置，所述输入装置用于提供动力以驱动所述力矩限制装置、所述输出装置运动；

所述力矩限制装置包括主动支撑装置、第一摩擦片、从动支撑装置、第二摩擦片和压紧装置；所述主动支撑装置的动力输入端与所述输入装置的动力输出端连接；所述第一摩擦片、所述从动支撑装置和所述第二摩擦片依次套设于所述主动支撑装置；所述压紧装置设置于所述第二摩擦片远离所述第一摩擦片的一侧，用于调控所述第一摩擦片、所述第二摩擦片与所述从动支撑装置之间的摩擦力矩；

所述输出装置包括弹性元件、输出轴，所述弹性元件设置于所述输出轴与从动支撑装置之间以传递动力。

在一些优选实例中，所述压紧装置包括从动装置压板、碟簧和碟簧压紧装置，所述从动装置压板套设于所述主动支撑装置远离所述输入装置的一端，用于压紧所述第二摩擦片；所述碟簧、所述碟簧压紧装置依次设置于所述从动装置压板远离所述第二摩擦片的一侧，且所述碟簧套设于所述碟簧压紧装置；所述碟簧压紧装置远离所述输出装置的一端通过涨紧滑动轴承与所述主动支撑装置连接。

在一些优选实例中，所述从动装置压板包括第一端部、第二端部，所述第一端部和所述第二端部形成圆台结构且所述第一端部的直径大于所述第二端部的直径；所述圆台结构的中间开设有贯通结构，所述贯通结构包括第一圆弧段、第一直线段、第二圆弧段和第二直线段，所述第一圆弧段和所述第二圆弧段、所述第一直线段和所述第二直线段分别相对设置；

所述第一端部上设置有凸台结构，所述凸台结构的内径与所述第二摩擦片的外径一致。

在一些优选实例中，所述从动装置压板通过第二移动滑动轴承套设于所述主动支撑装置的端部；