[发明专利]一种可连续旋转的被动随动液压机器人回转关节

说明书

本发明公开了一种可连续旋转的被动随动液压机器人回转关节，包括阀芯、阀套、阀体、液压缸、液压马达和变刚度机构，阀芯、阀套和阀体依次同轴的安装在液压缸内，阀芯和阀体的输出轴从液压缸右端伸出穿过液压马达后与柔性输出机构相连，阀芯、阀套、阀体、液压缸、液压马达及高、低压油路组成液压转角自伺服机构；变刚度机构包括分离盘、扫臂盘和负载盘，扫臂盘安装在阀芯上，分离盘安装在阀体输出轴上，扫臂盘和分离盘之间通过一级柔性机构进行动力传递，负载盘与扫臂盘之间通过二级柔性机构传递动力；本发明在关节遇到意外碰撞时能快速切换到低刚度模式，保障外界和整个机构的安全性，碰撞结束后关节可自行恢复高刚度模式，继续正常运行。

技术领域

本发明属于机器人领域，涉及一种液压机器人关节技术，具体涉及一种可连续旋转的被动随动液压机器人回转关节。

背景技术

液压转角伺服关节技术是将液压与电机技术相结合，利用各自的优点，用电机的小力矩直接驱动阀芯使阀口打开，让高压油推动叶片带动阀体转动，进而得到大输出力矩。液压转角自伺服阀是液压控制系统中的核心元件，其具有精度高、反应快的特点，在高精度的机电一体化系统、航空航天机载驱动系统、大型试验设备中有着广泛的应用，因而得到国内外科技人员的关注。

本专利是基于“一种被动随动液压机器人回转关节”(ZL201710272707.1)的基础上进行了结构上的改进。

“一种被动随动液压机器人回转关节”(ZL201710272707.1)，该专利技术在遭遇意外碰撞时能快速切换到低刚度模式，使整个机构脱离危险，危险解除后再回到高刚度模式，具有人机物物理接触被动柔顺安全性。但是其结构存在固定挡块，液压关节的转角角度受到了一定的限制。

针对上述液压转角自伺服阀在运动过程中存在转动角度限制的问题，并且输出力矩较大的液压机械臂类机器人安全性有待提高。因此设计设计了一种可连续旋转的液压关节，并当发生意外碰撞时关节的被动随动机构可以减小对外界造成的伤害。

发明内容

本发明针对液压转角自伺服阀在旋转角度上存在限制的问题，将液压自伺服阀与外置液压马达结合，使液压转角自伺服阀能够进行不间断的连续旋转，优化了其转动性能；变刚度机构可对机械臂类机器人与外界发生意外碰撞时提高机器人的安全性；

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种可连续旋转的被动随动液压机器人回转关节，其特征在于：包括阀芯、阀套、阀体、液压缸、液压马达和变刚度机构，所述阀体为轴向中空部件，其包括阀体本体和阀体输出轴，所述阀体本体能自由转动的安装在液压缸内，所述阀体输出轴伸出液压缸外穿过液压马达后与柔性输出机构相连，所述阀芯同轴的安装在阀体内，阀芯一端从液压缸尾部伸出，另一端从阀体输出轴内伸出，所述阀套设于阀芯和阀体之间且与阀体内壁相对固定相连，所述液压缸的缸体、阀体、阀芯、阀套以及液压马达上设有贯通的高压油路和低压油路，使得阀芯、阀套、阀体、液压缸和液压马达组成液压转角自伺服机构；

所述变刚度机构包括分离盘、扫臂盘和负载盘，所述扫臂盘为圆筒形部件，一端为封闭端，另一端为开口端，所述扫臂盘的封闭端安装在从阀体输出轴端部伸出的阀芯上，扫臂盘的开口端通过封装盖封闭，所述分离盘固定安装在扫臂盘内部的阀体输出轴上，所述扫臂盘和分离盘之间通过一级柔性机构进行动力传递，所述负载盘通过轴承安装在扫臂盘上，负载盘与扫臂盘之间通过二级柔性机构传递动力；

所述一级柔性机构包括滑动销、弹簧、设于分离盘上若干径向的叶片滑槽和设于扫臂盘内壁上的弧形凹槽，每个叶片滑槽内设有一个弹簧和滑动销，所述弹簧使得滑动销具有径向向外运动趋势，所述扫臂盘内壁上的弧形凹槽与滑动销位置一一对应，当分离盘上的滑动销对准弧形凹槽时，分离盘和扫臂盘动力咬合上，当分离盘和扫臂盘之间传递扭力大于上限，滑动销即脱离弧形凹槽，分离盘和扫臂盘动力分离；