[发明专利]机器人变刚度关节

说明书

本发明涉及机器人领域，具体地说是一种机器人变刚度关节，包括支撑架、转接座、旋转驱动结构、叶片弹簧机构和刚度调整机构，转接座与支撑架转动连接，旋转驱动机构设于支撑架内，且转接座通过旋转驱动机构驱动转动，叶片弹簧机构和刚度调整机构均设于转接座内，叶片弹簧机构包括凸轮随动块和两个叶片弹簧，且凸轮随动块通过刚度调整机构驱动移动，凸轮随动块上设有两个凸轮，两个叶片弹簧设于两个凸轮之间，转接座一侧设有可转动的侧盖，所述侧盖内侧设有侧盖压柱，且所述侧盖压柱设于两个叶片弹簧之间。本发明能够保证机器人在跳跃或发生碰撞时的能量缓冲，并可通过刚度调整机构驱动凸轮随动块移动改变叶片弹簧弧度，实现刚度的非线性调节。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体地说是一种机器人变刚度关节。

背景技术

机器人技术经过半个世纪的发展已经日益成熟，并且已经在人类的生产和生活中得到广泛应用，而且机器人不再局限于封闭的结构化环境下代替人类完成传统工业生产，而是逐渐从封闭作业空间中解放出来，进入非结构化环境与人共融并协同作业，因此机器人与人类的接触越来越密切，而提高人机交互安全性成为未来机器人设计的首要因素。

未来的机器人在本质上应是安全的，与它们互动不应该比一个有意识的人有更大的风险，这就要求未来的机器应具有与人类相似的尺寸、速度、强度和柔顺性等特征，而人体最灵活的是人体关节，人体关节的运动形成了人的整体运动。现在传统的机器人关节几乎都是刚性关节，其柔顺性等方面还难以满足人机共融要求，当由这些刚性关节组成的刚性机械臂在工作时一般都与人隔离开来以防对人类造成伤害。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人变刚度关节，能够保证机器人在跳跃或发生碰撞时的能量缓冲，并可通过刚度调整机构驱动凸轮随动块移动改变叶片弹簧弧度，实现刚度的非线性调节。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种机器人变刚度关节，包括支撑架、转接座、旋转驱动结构、叶片弹簧机构和刚度调整机构，转接座与支撑架转动连接，旋转驱动机构设于支撑架内，且所述转接座通过所述旋转驱动机构驱动转动，叶片弹簧机构和刚度调整机构均设于所述转接座内，所述叶片弹簧机构包括凸轮随动块和两个叶片弹簧，且所述凸轮随动块通过所述刚度调整机构驱动在所述转接座内移动，在所述凸轮随动块上设有两个凸轮，且两个叶片弹簧设于所述两个凸轮之间，所述转接座一侧设有可转动的侧盖与所述支撑架连接，所述侧盖内侧设有侧盖压柱，且所述侧盖压柱设于所述两个叶片弹簧之间。

所述转接座内设有一个支撑板，所述凸轮随动块和叶片弹簧设于所述支撑板靠近所述侧盖一侧，且所述凸轮随动块与所述支撑板滑动连接，所述刚度调节机构包括刚度调整电机和钢丝，所述刚度调整电机设于所述支撑板远离所述侧盖一侧，所述钢丝一端设于刚度调整电机的输出轴上，另一端穿过所述支撑板后与所述凸轮随动块固连。

所述支撑板上设有一个供所述钢丝穿过的通孔，在所述通孔处设有一个滑轮，且所述钢丝绕过所述滑轮。

所述支撑板远离所述钢丝一侧设有一个安装块，所述凸轮随动块通过一个复位弹簧与所述安装块相连。

所述叶片弹簧端部固装于所述安装块上。

所述支撑架呈凹型，所述转接座一侧设有可转动的侧盖，另一侧设有固定端盖，且所述侧盖和固定端盖分别通过转轴与所述支撑架两侧的侧板转动连接。

所述旋转驱动结构包括旋转驱动电机和传动组件，所述旋转驱动电机固装于所述支撑架上，所述传动组件设于所述支撑架一侧的侧板上，且所述转接座与支撑架该侧侧板连接的转轴通过所述旋转驱动电机驱动旋转，所述旋转驱动电机通过所述传动组件传递转矩。

所述传动组件为齿轮传动组件，其中主动齿轮安装于所述旋转驱动电机的输出轴上，从动齿轮与所述转轴固连。

本发明的优点与积极效果为：