[发明专利]一种具有可控刚度的机械臂关节

说明书

本发明涉及一种具有可控刚度的机械臂关节，包括上平台、下平台以及连接在平台之间的第一运动支链和第二运动支链。第一运动支链包括第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副和第六转动副；第六转动副和上平台相连；第一转动副通过连杆与第二转动副相连，第二转动副通过连杆与第三转动副相连，第三转动副通过柔性薄片与第四转动副相连，第四转动副通过连杆与第五转动副相连，第五转动副通过连杆与第六转动副相连；第二运动支链包括第七转动副；第七转动副连接上平台和下平台。其中，通过驱动第一转动副，进而改变柔性薄片件位置使其与第七转动副轴线垂直，通过对柔性薄片件的弯曲，从而实现机构刚度可控和任意位置的锁死，易于实现，方便控制。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及一种具有可控刚度的机械臂关节。

背景技术

机械臂是一种仿生机电设备，能模拟人手动作通过改变目标物体的位姿来实现作业。机器人在空间中保持指定的位置和姿态，必须使其关节能在给定的位姿下锁紧，因此机器人的关节锁紧成为机器人机构设计不可或缺的部分。然而，机械臂关节大多通过转轴来实现机构的运动，当其停止工作时，由于惯性等原因可能仍会导致两个构件之间的微量相对转动，因此设计出一种可实现其自锁的机械关节，提高运动精度称为富有挑战性的课题。

文献《基于外摩擦的医疗机器人关节锁紧结构实验研究》提出一种基于外摩擦的机械臂关节的锁紧结构，但由于摩擦片与关节之间长期摩擦，导致摩擦系数越来越小，锁紧能力下降。

中国专利CN109421040A公开了一种六自由度智能化协作机器人，包括基座、若干节点和若干连接杆，所述基座与节点固定连接，所述节点之间固定连接或通过所述连接杆连接，所述电机、刹车、编码器和减速器依次套装于传动轴上，所述编码器安装壳一侧表面开有一供驱动器嵌入的安装槽，所述编码器安装壳与安装槽相对的一侧设置有一外连部，此外连部用于与外部结构连接，所述电机安装壳中央具有一电机腔，此电机腔靠近刹车安装盖的一端具有一内凸缘，此支撑套套装于传动轴上，此支撑套由外圈部、滚珠部和内圈部组成，所述内圈部与传动轴外侧表面紧密连接，所述外圈部与编码器安装壳内侧表面接触连接。但是该专利仍然没有解决运动精度的问题。

中国专利CN109849047A公开了一种具有可控刚度的机械臂关节，包括上平台、下平台以及连接在平台之间的第一运动支链和第二运动支链。第一运动支链包括六个转动副，第六转动副、第七转动副和上平台相连；第一转动副通过连杆与第二转动副相连，第二转动副通过连杆与第三转动副相连，第三转动副通过连杆与第四转动副相连，第四转动副通过连杆与第五转动副相连，第五转动副通过连杆与第六转动副相连；第二运动支链包括第七转动副；第七转动副连接上平台和下平台。驱动第二转动副改变第三转动副轴线的位置，改变第一支链运动中第一转动副轴线、第三转动副轴线和第六转动副轴线汇交点的位置，破坏转动条件，实现机构刚度可控和任意位置的锁死。该项专利通过第一转动副轴线、第三转动副轴线、第六转动副轴线和第七转动副轴线空间汇交于一点，满足同轴的条件，此时机构可以转动。但是第一转动副、第三转动副和第六转动副三条轴线汇交于一点对精度要求很高，仅通过第三连杆进行连接，很难保证较高的运动精度。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的结构复杂、控制不便、运动精度低的缺陷的具有可控刚度的机械臂关节。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有可控刚度的机械臂关节，包括上平台、下平台以及连接在上平台和下平台之间的第一运动支链、第二运动支链，以及柔性薄片件，

所述的第一运动支链包括第一转动副、第二转动副、第三转动副、第四转动副、第五转动副和第六转动副，所述的第二运动支链包括第七转动副，

所述第六转动副与所述上平台相连，所述第一转动副与所述下平台相连，所述第七转动副分别与上平台及下平台相连，

所述第五转动副通过两根连杆分别与第四转动副及第六转动副相连，