[发明专利]一种具有反馈和阻尼的被动式安全阻抗机构

说明书

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有反馈与阻尼的被动式安全阻抗机构，包括：轴承，其包括外圈和内圈；弹性装置，其用于连接所述外圈和内圈；检测装置，其用于检测所述外圈和内圈相对转动量。本发明可应用于机器人的关节、机械臂、人形机器人等场景，本发明的一种具有反馈与阻尼的被动式安全阻抗机构具有结构简单、精度高、承载力大、通用性强、易安装和成本低的优点。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种具有反馈与阻尼的被动式安全阻抗机构，可应用于机器人的关节、机械臂、人形机器人等场景。

背景技术

随着机器人技术的不断发展和应用普及，越来越多的机器人进入到与人共存环境中，为人类提供多样化的服务，人机安全就成为不容忽视的问题。

目前存在的安全包括主动安全和被动安全，主动式安全主要是通过传感器和控制元件之间的配合实现在碰撞过程中的安全，其存在响应速度较低，制作成本高等问题；被动式安全主要通过弹簧等机械结构工作实现在碰撞过程中的安全，其可通过弹簧实现能量的吸收，响应及时。

发明名称为“一种被动式顺应性阻抗机构及机械臂”，专利号为CN103600358A的发明专利中公开了一种阻抗机构，该阻抗机构为常见的被动安全阻抗机构，其主要通过在两个弹簧的压缩实现机构顺时针和逆时针旋转运动过程中阻抗功能。该机构虽然实现了被动安全，但存在机构尺寸大、结构复杂、无检测反馈功能的问题。

发明内容

本发明针对现有阻抗机构的设计缺点，提出一种具有反馈与阻尼的被动式安全阻抗机构，具有尺寸小、安装方便、具有检测与反馈功能的特点。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

一种具有反馈与阻尼的被动式安全阻抗机构，包括：轴承，其包括外圈和内圈；弹性装置，其连接所述外圈和内圈，用于提供阻尼力；检测装置，其用于检测所述外圈和内圈相对转动量。

进一步的，所述轴承为交叉滚子轴承或四点轴承，还包括滚子和滚子挡块，所述轴承作为所述阻抗机构的基体。

进一步的，所述弹性装置由具有弹性性能的材料制成，可在外力的作用下发生变形并产生恢复弹性力，进而实现所述阻抗机构的阻尼作用。

进一步的，所述检测装置由角度传感器、传感器电路板和电路板法兰组成，检测所述阻抗机构输入与输出的相对转动量。

进一步的，所述外圈的内壁设置有第一环槽，所述内圈外壁设置有第二环槽，所述第一环槽与所述第二环槽形成组合环槽。

进一步的，沿外圈圆周的轴向方向设置有第一通孔，所述第一通孔作为阻抗机构的安装孔，通过螺钉与外部结构的连接，所述外圈作为阻抗机构的输入或输出部分，在外圈的轴向方向的两端面还设置有第一螺纹孔，所述两端面上的第一螺纹孔分别作为电路板法兰和弹性装置的外环安装孔。

进一步的，所述第一环槽与所述第二环槽均为V型环槽，两个V型环槽形成的组合环槽为矩形环槽。

进一步的，所述滚子挡块作为滚子装入所述矩形环槽的安装孔密封件。

进一步的，所述内圈圆周的轴向方向设置有第二螺纹孔，所述的第二螺纹孔作为弹性装置的内环安装孔和与外部结构的连接孔，所述内圈作为阻抗结构的输出或输入部分。

进一步的，所述弹性装置为扭转弹簧，主要由外环、内环和连接结构组成，所述连接结构连接外环和内环。外环和内环分别固定安装在所述轴承的外圈和内圈上，当阻抗机构的输入与输出发生相对转动时，所述弹性装置的外环和内环也随之发生相对转动，连接在外环和内环上的连接结构发生变形，在变形同时产生恢复的弹性力，实现本发明的阻尼作用。

进一步的，所述连接结构可为直线、曲线等多种结构，本发明以波浪结构为例，可变形产生弹性力。