[发明专利]一种机器人关节传动机构及其运行方法

说明书

本发明公开了一种机器人关节传动机构及其运行方法，包括刚轮、柔轮、波发生器、蜗杆、电机和蜗杆转轴，刚轮的外侧设有刚轮外齿，刚轮内侧设有刚轮内齿，刚轮的后侧安装刚轮转轴，柔轮外部设有柔轮外齿，柔轮的中部设有波发生器，波发生器内设有柔性滚珠轴承，刚轮外齿与蜗杆上的螺纹啮合，转轴的顶端安装电机，波发生器高速转动，柔性滚珠轴承带动柔轮发生弹性形变，椭圆形长轴处的柔轮外齿和刚轮内齿进入啮合时，短轴处的柔轮外齿与刚轮内齿脱开，使啮入、啮合、啮出和脱开在柔轮上不断重复并做正弦波运动，同时电机驱动蜗杆转轴带动蜗杆转动，由于蜗杆固定，刚轮未固定，蜗杆转动使刚轮做自转运动，从而使机器手臂活动面更广，活动更加灵活。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体为一种机器人关节传动机构及其运行方法。

背景技术

谐波传动减速器是依靠柔性零件产生弹性机械波来传递动力和运动的一种机械传动器。谐波传动主要包括三个基本构件：波发生器、柔轮和刚轮，三个构件任意固定一个，其余两个中的一个为主动，另一个为从动，可实现减速或增速，也可变换成两个输入或一个输出，组成差动传动。如刚轮固定不动，以波发生器为主动件，柔轮为从动件，波发生器内的椭圆形凸轮在柔轮内旋转便使柔轮产生变形，在波发生器的椭圆形凸轮长轴两端处的柔轮轮齿和刚轮轮齿进入啮合时，短轴两端处的柔轮轮齿与刚轮轮齿脱开，对于波发生器长轴和短轴之间的轮齿，沿柔轮和刚轮周长的不同区段内处于逐渐进入啮合的半啮合状态，称为啮入，处于逐渐退出啮合的半啮合状态，称为啮出。波发生器的连续转动，使啮入、啮合、啮出和脱开四种运动不断改变各自原来的工作状态，这种运动称为错齿运动，错齿运动使输入转动变为输出运动，并实现增速或减速。

蜗轮蜗杆传动主要包括：蜗杆和蜗轮，蜗杆和蜗轮通过螺纹啮合，通过固定其中一个构件，从而做到蜗杆的圆周运动或蜗轮的自转，蜗杆传动常用于两轴交错、传动比较大、传递功率不太大或间歇工作的场合，还广泛应用在机床、汽车、仪器、冶金机械及其它机器或设备中,其原因是因为使用轮轴运动可以减少力的消耗,从而大力推广，现有机器人技术中在关节连接处只单独采用谐波传动、蜗杆传动或直接利用连接件带动手臂的运动，使机器人手臂活动存在较大的局限性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人关节传动机构及其运行方法，通过将刚轮外部设有刚轮外齿，刚轮外齿啮合蜗杆，从而使蜗杆传动与谐波传动相结合，使机器人手臂活动面更广，活动更灵活，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机器人关节传动机构，包括刚轮、柔轮、波发生器、蜗杆、电机和蜗杆转轴，所述刚轮的外侧设有刚轮外齿，刚轮内侧设有刚轮内齿，刚轮的后侧安装刚轮转轴，所述刚轮内部设有柔轮，所述柔轮外部设有柔轮外齿，柔轮的中部设有波发生器，所述波发生器内设有柔性滚珠轴承，所述柔性滚珠轴承内设有滚珠，所述波发生器中心安装传动轴，所述刚轮的刚轮外齿与蜗杆上的螺纹啮合，所述蜗杆由蜗杆转轴贯穿连接，蜗杆转轴的顶端安装电机；

所述刚轮包括刚轮外齿、刚轮内齿、刚轮转轴、刚轮本体、刚轮内齿圈和刚轮外齿圈，刚轮本体的外侧设有刚轮外齿圈，刚轮外齿圈外层设有一圈刚轮外齿，所述刚轮本体内侧设有刚轮内齿圈，刚轮内齿圈内侧设有一圈刚轮内齿，所述刚轮本体后侧与刚轮转轴连接；

所述柔轮外层设有柔轮外齿圈，柔轮外齿圈外层设有一圈柔轮外齿，所述柔轮外齿圈内侧设有轴承保护圈，所述轴承保护圈内侧设有柔性滚珠轴承，所述柔性滚珠轴承中间设有滚珠槽，所述滚珠槽中含有若干个滚珠，所述柔性滚珠轴承内侧设有手臂连接圈，所述手臂连接圈上安装凸轮，所述凸轮上均匀分布若干个固定槽，所述手臂连接圈内侧设有传动轴保护圈，所述传动轴保护圈内部设有传动轴。

优选的，所述刚轮内侧的刚轮内齿与柔轮的柔轮外齿齿距相同，齿数不同。

优选的，所述刚轮内齿与柔轮外齿的齿数之差等于波发生器发出的波数，波发生器采用双波传动。

优选的，所述电机采用双向电机。