[发明专利]一种基于串联弹性驱动器的三自由度柔顺机械臂

摘要

一种基于串联弹性驱动器的三自由度仿人机械臂，包括关节内的舵机和驱动转换模块和关节之间的连接臂。肩部主动上臂2和肩部副连接臂4相连，构成肩部；肩部和肘部驱动模块通过上臂从动臂7和上臂主动臂8连接，构成大臂，小臂从动臂10和小臂主动臂11与肘部和末端手部连接，构成小臂；在驱动转换模块内部，舵机的力矩通过中轴22a和圆盘15a输出，传递至圆盘上的三角挡块19a，三角挡块将动力传递给弹簧25，弹簧将刚性驱动缓冲之后传递至内扫臂13a，扫臂带动与其连接的输出臂转动，输出动力，完成柔性驱动的转换。该发明仿照人体自由度布置，采用的驱动转换模块可以是刚性驱动转换成弹性驱动，保证运动的柔顺性和人机交互的安全性，装配简单，易于布置。

主权项

一种基于串联弹性驱动器的三自由度仿人机械臂，其特征在于：该机械臂包括三个自由度，分别是肩部的一个横滚自由度和俯仰自由度，以及上下臂之间的一个俯仰自由度，其中每个自由度关节的驱动包括供动力的舵机和驱动转换模块，各个关节之间又由主动连接臂和副连接臂连接，分别形成上臂和下臂。其中舵机和驱动转换模块通过主动舵盘和圆盘连接，副连接臂上端通过副舵盘与舵机连接，下端连接下一关节的舵机，主动连接臂上端和驱动转换模块中的弹簧扫臂连接，下端与一下关节的舵机连接，构成手臂的一个关节；驱动转换模块中的中轴和圆盘固定，与舵机的主动舵盘相连，弹簧扫臂套在中轴上，通过一对深沟球轴承形成转动副，扫臂的三条臂成120°布置，其上各有一对弹簧卡柱，固定在圆盘上的三个三角挡块也成120°布置，亦各有一对弹簧卡柱，扫臂上的卡柱与三角挡块的卡柱之间嵌有弹簧，动力从圆盘上的三角挡块传递至弹簧，再通过弹簧缓冲传递至扫臂，完成驱动方式的柔顺转换；与扫臂连接的主动连接臂将动力传递至下一驱动关节，完成关节间的驱动传递。