[发明专利]一种机器人关节及其弹性机构

说明书

本发明公开了一种用于机器人关节的弹性机构，包括用于与机器人关节减速器的输出轴相连接的外层法兰、用于连接负载的内层法兰，内层法兰设于外层法兰与输出轴之间，内层法兰通过滚珠轴承转动连接于外层法兰，内层法兰在轴向上的内端面与外层法兰在轴向上的内端面上对应设有用于配合形成空腔的表面凹槽，空腔内设有弹簧，弹簧能够在空腔的长度变化时绕周向发生形变。此种弹性机构中，内层法兰、外层法兰在外部作用力下发生相对转动时，空腔长度变化，弹簧发生形变，从而可以可靠实现机器人关节的柔顺性，有效地对碰撞进行缓冲并对相互作用力进行感知。本发明还公开了一种包括上述弹性机构的机器人关节，其柔顺性能够得到可靠实现。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种用于机器人关节的弹性机构。此外，本发明还涉及一种包括上述弹性机构的机器人关节。

背景技术

众所周知，实现机器人关节的柔顺性，使机器人能够对人机之间的碰撞进行有效缓冲，对于服务机器人、协作机器人等工作空间与人类活动空间相互重合的机器人具有重大意义。

目前，一种典型的实现机器人关节的柔顺性的方法中，通过在机器人关节安装用于检测力矩的传感器，并通过阻抗控制等方法，模拟出机器人关节的柔顺性。

然而，在该方法中，机器人关节本质上仍是刚性，对碰撞的响应速度受限于控制器的控制周期及传感器的稳定性。

因此，如何更加可靠地实现机器人关节的柔顺性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种弹性机构，能够更加可靠地实现机器人关节的柔顺性。本发明的另一目的是提供一种包括上述弹性机构的机器人关节，其柔顺性能够得到可靠实现。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于机器人关节的弹性机构，包括用于与机器人关节减速器的输出轴相连接的外层法兰、用于连接负载的内层法兰，所述内层法兰设于所述外层法兰与所述输出轴之间，所述内层法兰通过滚珠轴承转动连接于所述外层法兰，所述内层法兰在轴向上的内端面与所述外层法兰在轴向上的内端面上对应设有用于配合形成空腔的表面凹槽，所述空腔内设有弹簧，所述弹簧能够在所述空腔的长度变化时绕周向发生形变。

优选地，所述内层法兰在轴向上的外端面上设有用于支撑于所述内层法兰与所述输出轴之间的滚针轴承。

优选地，所述内层法兰的中间沿轴向贯穿有中心通孔，所述中心通孔的孔壁上径向凸出有用于与所述滚珠轴承的外圈的一轴向端面配合的限位环，所述外层法兰的中部设有用于插设于所述中心通孔的中心凸台，所述滚珠轴承的内圈配合连接于所述中心凸台的周面上，所述滚珠轴承的外圈配合连接于所述中心通孔的孔壁上。

优选地，所述中心凸台上设有用于与所述输出轴相连接的连接孔。

优选地，所述内层法兰在轴向上的外端面上设有安装凸台，所述安装凸台与所述中心通孔同轴设置，所述滚针轴承的内圈配合连接于所述安装凸台的周面上。

优选地，所述弹簧的原长大于所述表面凹槽的周向长度。

优选地，所述外层法兰在轴向上的内端面的边部轴向凸出有限位凸台，所述内层法兰的外周面上设有用于限制所述限位凸台的最大转角的限位缺口，每个所述限位凸台对应设于一个所述限位缺口内，所述限位缺口的周向长度大于所述限位凸台的周向长度。

优选地，所述限位凸台上设有用于连接传感器以及所述负载的定位槽，所述外层法兰在轴向上的外端面中部设有用于放置定位磁铁的安装槽，所述定位磁铁能够与所述传感器配合测量所述内层法兰与所述外层法兰之间的转角。

优选地，所述限位凸台绕周向均匀设有至少两个。

一种机器人关节，包括弹性机构，所述弹性机构为如上述任意一项所述的弹性机构。