一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可用于機器人下肢關(guān)節(jié)的驅(qū)動器，屬于機器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]仿生驅(qū)動技術(shù)是機器人領(lǐng)域的研究熱點之一，人體關(guān)節(jié)由節(jié)律收縮運動的肌肉驅(qū)動，既具有快速響應能力，又具有一定的柔韌性，因此仿照人體關(guān)節(jié)的驅(qū)動機理研究適用于機器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動器，對于提高機器人運動的穩(wěn)定性具有重要意義。目前用于機器人關(guān)節(jié)的驅(qū)動器通?？煞譃閯傂则?qū)動器與彈性驅(qū)動器。剛性驅(qū)動器由電機等驅(qū)動裝置直接驅(qū)動關(guān)節(jié)運動，可實現(xiàn)關(guān)節(jié)力或位置的快速準確控制，但關(guān)節(jié)缺少柔性，容易受到外界沖擊力的破壞；彈性驅(qū)動器通過在電機和負載之間串聯(lián)彈簧等具有一定彈性的儲能元件，使關(guān)節(jié)具有柔性，但是彈簧等彈性元件傳遞動力具有一定的時滯性，影響系統(tǒng)的響應速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明是為解決現(xiàn)有剛性驅(qū)動器缺少柔性，容易受到外界沖擊力的破壞以及現(xiàn)有彈性驅(qū)動器傳遞動力具有一定的時滯性，影響系統(tǒng)的響應速度的問題，進而提供一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器。
[0004]本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是:一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器包括電機、電機座、扭轉(zhuǎn)彈簧、第一輪轂、第二輪轂、第一卡環(huán)、第二卡環(huán)和輸出軸；
[0005]電機的輸出端與第一輪轂的一端連接，第二輪轂的一端與輸出軸連接，第一輪轂的另一端加工有相對設(shè)置的兩個第一凸爪，第二輪轂的另一端加工有相對設(shè)置的兩個第二凸爪；第一輪轂通過兩個第一凸爪和兩個第二凸爪與第二輪轂連接為一體，第一輪轂安裝在第一卡環(huán)內(nèi)，第二輪轂安裝在第二卡環(huán)內(nèi)，電機安裝在電機座上，扭轉(zhuǎn)彈簧套裝在第一凸爪和第二凸爪上，第一卡環(huán)的第一凸臺頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧的一個扭臂，第二卡環(huán)的第二凸臺頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧的另一個扭臂。
[0006]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器綜合了彈性驅(qū)動器與剛性驅(qū)動器的優(yōu)點，電機與負載轉(zhuǎn)軸之間安裝有單向彈性傳動機構(gòu)，單向彈性傳動機構(gòu)采用扭轉(zhuǎn)彈簧作為彈性元件，扭轉(zhuǎn)彈簧只能承受單向載荷，當電機朝扭轉(zhuǎn)彈簧的螺旋方向旋轉(zhuǎn)時，利用扭轉(zhuǎn)彈簧傳遞電機動力，驅(qū)動負載轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動；當電機朝反方向旋轉(zhuǎn)時，扭轉(zhuǎn)彈簧不傳遞動力，電機直接驅(qū)動負載轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。在扭轉(zhuǎn)彈簧的螺旋方向具有柔性，而在反方向具有快速響應能力。該單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器適用于機器人下肢關(guān)節(jié)，當機器人步行時，足部與地面之間的碰撞會給機器人關(guān)節(jié)，例如踝關(guān)節(jié)、膝關(guān)節(jié)造成沖擊，這種沖擊相對于關(guān)節(jié)通常是單向的，因此可利用該驅(qū)動器的單向柔性進行緩沖，而在另一方向，利用該驅(qū)動器又可滿足關(guān)節(jié)準確快速的控制要求，提高了系統(tǒng)的響應速度。
【附圖說明】
[0007]圖1是本發(fā)明的單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器整體結(jié)構(gòu)圖；圖2是第一輪轂、第二輪轂、第一卡環(huán)和第二卡環(huán)布置結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0008]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明，本實施方式的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器包括電機1、電機座2、扭轉(zhuǎn)彈簧3、第一輪轂4、第二輪轂5、第 ^環(huán)6、第二卡環(huán)7和輸出軸8 ；
[0009]電機1的輸出端與第一輪轂4的一端連接，第二輪轂5的一端與輸出軸8連接，第一輪轂4的另一端加工有相對設(shè)置的兩個第一凸爪4-1，第二輪轂5的另一端加工有相對設(shè)置的兩個第二凸爪5-1 ;第一輪轂4通過兩個第一凸爪4-1和兩個第二凸爪5-1與第二輪轂5連接為一體，第一輪轂4安裝在第一^^環(huán)6內(nèi)，第二輪轂5安裝在第二卡環(huán)7內(nèi)，電機1安裝在電機座2上，扭轉(zhuǎn)彈簧3套裝在第一凸爪4-1和第二凸爪5-1上，第一卡環(huán)6的第一凸臺6-1頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧3的一個扭臂，第二卡環(huán)7的第二凸臺7-1頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧3的另一個扭臂。
[0010]本實施方式的電機軸通過平鍵與第一輪轂4連接，輸出軸8通過平鍵與第二輪轂5連接。輸出軸8通過輸出軸承座固定。兩個第一凸爪4-1和兩個第二凸爪5-1交叉插裝為一體。
[0011]【具體實施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明，本實施方式的第一^^環(huán)6的內(nèi)周側(cè)面具有內(nèi)螺紋，第二卡環(huán)7的內(nèi)周側(cè)面具有內(nèi)螺紋，第一輪轂4的外周側(cè)面具有外螺紋，第二輪轂5的外周側(cè)面上具有外螺紋，第一卡環(huán)6旋擰在第一輪轂4上，第二卡環(huán)7旋擰在第二輪轂5上。如此設(shè)置，連接方便可靠。其它與【具體實施方式】一相同。
[0012]【具體實施方式】三:結(jié)合圖1說明，本實施方式的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器還包括減速器9，電機1的輸出端與減速器9的輸入端連接，減速器9的輸出端與第一輪轂4的一端連接。如此設(shè)置，便于輸出軸的輸出速率的調(diào)整，滿足設(shè)計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0013]【具體實施方式】四:結(jié)合圖1說明，本實施方式的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器還包括多個螺釘10，第一卡環(huán)6通過螺釘10定位在第一輪轂4上，第二卡環(huán)7通過螺釘10定位在第二輪轂5上。如此設(shè)置，當?shù)谝豢ōh(huán)6和第二卡環(huán)7相對于第一輪轂4和第二輪轂5轉(zhuǎn)動時，可調(diào)節(jié)扭轉(zhuǎn)彈簧3的預緊程度，調(diào)節(jié)完成之后利用螺釘10對第一卡環(huán)6和第二卡環(huán)7進行鎖緊。其它與【具體實施方式】三相同。
[0014]【具體實施方式】五:結(jié)合圖1說明，本實施方式的第一凸爪4-1和第二凸爪5-1的橫截面為扇形。如此設(shè)置，滿足設(shè)計要求和實際需要。其它與【具體實施方式】一、二或四相同。
[0015]工作過程:當電機1沿扭轉(zhuǎn)彈簧3的螺旋方向旋轉(zhuǎn)時，第一^^環(huán)6的第一凸臺6-1部分壓緊扭轉(zhuǎn)彈簧3的力臂使其變形，扭轉(zhuǎn)彈簧3另一端的力臂驅(qū)動第二卡環(huán)7與第二輪轂5旋轉(zhuǎn)，進而驅(qū)動輸出軸8轉(zhuǎn)動，由于扭轉(zhuǎn)彈簧3的作用，該驅(qū)動器在該旋轉(zhuǎn)方向具有柔性；當電機1沿反方向旋轉(zhuǎn)時，扭轉(zhuǎn)彈簧3不承受載荷，第一輪轂4直接帶動第二輪轂5轉(zhuǎn)動，進而驅(qū)動輸出軸8旋轉(zhuǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器，其特征在于:它包括電機(1)、電機座(2)、扭轉(zhuǎn)彈簧(3)、第一輪轂(4)、第二輪轂(5)、第一卡環(huán)￠)、第二卡環(huán)(7)和輸出軸(8); 電機(1)的輸出端與第一輪轂(4)的一端連接，第二輪轂(5)的一端與輸出軸(8)連接，第一輪轂(4)的另一端加工有相對設(shè)置的兩個第一凸爪(4-1)，第二輪轂(5)的另一端加工有相對設(shè)置的兩個第二凸爪(5-1);第一輪轂(4)通過兩個第一凸爪(4-1)和兩個第二凸爪(5-1)與第二輪轂(5)連接為一體，第一輪轂(4)安裝在第一^^環(huán)(；6)內(nèi)，第二輪轂(5)安裝在第二卡環(huán)(7)內(nèi)，電機⑴安裝在電機座(2)上，扭轉(zhuǎn)彈簧(3)套裝在第一凸爪(4-1)和第二凸爪(5-1)上，第一卡環(huán)(6)的第一凸臺(6-1)頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧(3)的一個扭臂，第二卡環(huán)(7)的第二凸臺(7-1)頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧(3)的另一個扭臂。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器，其特征在于:第一卡環(huán)￠)的內(nèi)周側(cè)面具有內(nèi)螺紋，第二卡環(huán)(7)的內(nèi)周側(cè)面具有內(nèi)螺紋，第一輪轂(4)的外周側(cè)面具有外螺紋，第二輪轂(5)的外周側(cè)面具有外螺紋，第一卡環(huán)(6)旋擰在第一輪轂(4)上，第二卡環(huán)(7)旋擰在第二輪轂(5)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器，其特征在于:它還包括減速器(9)，電機(1)的輸出端與減速器(9)的輸入端連接，減速器(9)的輸出端與第一輪轂(4)的一端連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器，其特征在于:它還包括多個螺釘(10)，第一卡環(huán)(6)通過螺釘(10)定位在第一輪轂(4)上，第二卡環(huán)(7)通過螺釘(10)定位在第二輪轂(5)上。5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或4所述的一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器，其特征在于:第一凸爪(4-1)和第二凸爪(5-1)的橫截面為扇形。
【專利摘要】一種單向串聯(lián)彈性驅(qū)動器，它涉及一種可用于機器人下肢關(guān)節(jié)的驅(qū)動器，以解決現(xiàn)有剛性驅(qū)動器缺少柔性，容易受到外界沖擊力的破壞以及現(xiàn)有彈性驅(qū)動器傳遞動力具有一定的時滯性，影響系統(tǒng)的響應速度的問題，它包括電機、電機座、扭轉(zhuǎn)彈簧、第一輪轂、第二輪轂、第一卡環(huán)、第二卡環(huán)和輸出軸；第一輪轂通過兩個第一凸爪和兩個第二凸爪與第二輪轂連接為一體，第一輪轂安裝在第一卡環(huán)內(nèi)，第二輪轂安裝在第二卡環(huán)內(nèi)，電機的輸出端與第一輪轂的一端連接，第二輪轂的一端與輸出軸連接，扭轉(zhuǎn)彈簧套裝在第一凸爪和第二凸爪上，第一卡環(huán)的第一凸臺頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧的一個扭臂，第二卡環(huán)的第二凸臺頂壓扭轉(zhuǎn)彈簧的另一個扭臂。本發(fā)明用于機器人關(guān)節(jié)。
【IPC分類】B25J17/02
【公開號】CN105397837
【申請?zhí)枴緾N201510955377
【發(fā)明人】臧希喆, 劉義祥, 劉鑫宇, 趙杰
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年12月16日