一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及機器人的機械關節(jié)領域，尤其涉及一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)。
[0002]
【背景技術】
[0003]外骨骼式機器人是一種能夠穿戴于人體，輔助或擴展人體運動能力的機電裝置。外骨骼式機器人的應用范圍是非常廣泛的，包括遠程操控、人體機能增強、人體機能補償以及肢體康復訓練。由于外骨骼式機器人直接穿戴在人體上，與人直接產(chǎn)生力學交互，所以在外骨骼機器人的電機驅(qū)動組件設計中，反向驅(qū)動能力是十分重要的，優(yōu)秀的反向驅(qū)動能力，可以使控制系統(tǒng)更好的監(jiān)測使用者的運動意圖，從而實現(xiàn)更順滑的人機交互體驗。
[0004]傳統(tǒng)的機器人關節(jié)由于采用齒輪減速機來實現(xiàn)電機減速增力，通常不具備固有的反向驅(qū)動能力，只能通過增加昂貴的扭矩傳感器等設備組成閉環(huán)控制系統(tǒng)來增強反向驅(qū)動的能力，這無疑將增加系統(tǒng)研制成本。
[0005]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的:提供一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，可以增強機器人的安全性，提高人機交互的性能。
[0007]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:
一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，包括柔性關節(jié)外框、三個彈簧限位塊、十二個彈簧端子、第一彈簧組、第二彈簧組及柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子;所述的三個彈簧限位塊均勻分布在所述的柔性關節(jié)外框的內(nèi)壁上，所述的三個彈簧限位塊為三角形結(jié)構(gòu);所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子設置在所述的柔性關節(jié)外框內(nèi)，位于所述的柔性關節(jié)外框的中央，所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子的中部為圓形結(jié)構(gòu)，并向外側(cè)延伸有三塊延伸部，所述的三塊延伸部與所述的三個彈簧限位塊間隔設置;每組所述的第一彈簧組及第二彈簧組均包含有三個彈簧，并分別設置在所述的延伸部的兩偵U，位于相鄰兩個所述的彈簧限位塊之間；所述的第一彈簧組中的彈簧及第二彈簧組中的彈簧的兩端分別通過所述的十二個彈簧端子與所述的三個彈簧限位塊及延伸部固定連接。
[0008]上述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其中，所述的柔性關節(jié)外框固定連接在動力輸出部件的輸出端上。
[0009]上述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其中，所述的三個彈簧限位塊與所述的柔性關節(jié)外框固定連接。
[0010]上述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其中，所述的第一彈簧組中的彈簧及第二彈簧組中的彈簧的參數(shù)相同。
[0011]上述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其中，所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子在所述的柔性關節(jié)外框內(nèi)相對轉(zhuǎn)動，并帶動所述的第一彈簧組及第二彈簧組壓縮或伸長。
[0012]本發(fā)明在柔性關節(jié)收到環(huán)境扭矩的作用時，關節(jié)能夠表現(xiàn)出一定的順應性，同時，由于柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子與柔性關節(jié)外框之間的轉(zhuǎn)角與扭矩差有關，通過檢測兩者之間的轉(zhuǎn)角，
即可計算得到扭矩差，便于控制的實現(xiàn)。
[0013]
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖進一步說明本發(fā)明的實施例。
[0017]請參見附圖1所示，一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，包括柔性關節(jié)外框1001、三個彈簧限位塊1002、十二個彈簧端子1003、第一彈簧組1004、第二彈簧組1005及柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子1006;所述的三個彈簧限位塊1002均勻分布在所述的柔性關節(jié)外框1001的內(nèi)壁上，所述的三個彈簧限位塊1002為三角形結(jié)構(gòu)；所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子1006設置在所述的柔性關節(jié)外框1001內(nèi)，位于所述的柔性關節(jié)外框1001的中央，所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子1006的中部為圓形結(jié)構(gòu)，并向外側(cè)延伸有三塊延伸部，所述的三塊延伸部與所述的三個彈簧限位塊1002間隔設置;每組所述的第一彈簧組1004及第二彈簧組1005均包含三個彈簧，并分別設置在所述的延伸部的兩側(cè)，位于相鄰兩個所述的彈簧限位塊1002之間；所述的第一彈簧組1004中的彈簧及第二彈簧組1005中的彈簧的兩端分別通過所述的十二個彈簧端子1003與所述的三個彈簧限位塊1002及延伸部固定連接。
[0018]所述的柔性關節(jié)外框1001固定連接在動力輸出部件的輸出端上。
[0019]所述的三個彈簧限位塊1002與所述的柔性關節(jié)外框1001固定連接。
[0020]所述的第一彈簧組1004中的彈簧及第二彈簧組1005中的彈簧的參數(shù)相同。
[0021]所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子1006在所述的柔性關節(jié)外框1001內(nèi)相對轉(zhuǎn)動，并帶動所述的第一彈簧組1004及第二彈簧組1005壓縮或伸長。
[0022]當柔性關節(jié)外框1001與柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子1006之間存在扭矩差τ時，第一彈簧組1004與第二彈簧組1005中的一組彈簧將同時壓縮，另外一組彈簧組將同時伸長，柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子1006與柔性關節(jié)外框1001間會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動。
[0023]在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“中部”、“外側(cè)”、“兩側(cè)”、“兩端”、“內(nèi)”、“上”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。
[0024]此外，術語“第一”、“第二”、“三個”、“十二個”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“三個”、“十二個”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。
[0025]在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術語“分布”、“設置”、“連接”、“固定”等術語應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關系，除非另有明確的限定。對于本領域的普通技術人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術語在本發(fā)明中的具體含義。
[0026]綜上所述，本發(fā)明在柔性關節(jié)收到環(huán)境扭矩的作用時，關節(jié)能夠表現(xiàn)出一定的順應性，同時，由于柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子與柔性關節(jié)外框之間的轉(zhuǎn)角與扭矩差有關，通過檢測兩者之間的轉(zhuǎn)角，既可計算得到扭矩差，便于控制的實現(xiàn)。
[0027]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接或間接運用附屬在其他相關產(chǎn)品的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。
【主權項】
1.一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其特征在于:包括柔性關節(jié)外框、三個彈簧限位塊、十二個彈簧端子、第一彈簧組、第二彈簧組及柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子;所述的三個彈簧限位塊均勻分布在所述的柔性關節(jié)外框的內(nèi)壁上，所述的三個彈簧限位塊為三角形結(jié)構(gòu);所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子設置在所述的柔性關節(jié)外框內(nèi)，位于所述的柔性關節(jié)外框的中央，所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子的中部為圓形結(jié)構(gòu)，并向外側(cè)延伸有三塊延伸部，所述的三塊延伸部與所述的三個彈簧限位塊間隔設置;每組所述的第一彈簧組及第二彈簧組均包含三個彈簧，并分別設置在所述的延伸部的兩側(cè)，位于相鄰兩個所述的彈簧限位塊之間；所述的第一彈簧組中的彈簧及第二彈簧組中的彈簧的兩端分別通過所述的十二個彈簧端子與所述的三個彈簧限位塊及延伸部固定連接。2.根據(jù)權利要求1所述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其特征在于:所述的柔性關節(jié)外框固定連接在動力輸出部件的輸出端上。3.根據(jù)權利要求1所述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其特征在于:所述的三個彈簧限位塊與所述的柔性關節(jié)外框固定連接。4.根據(jù)權利要求1所述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其特征在于:所述的第一彈簧組中的彈簧及第二彈簧組中的彈簧的參數(shù)相同。5.根據(jù)權利要求1所述的柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，其特征在于:所述的柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子在所述的柔性關節(jié)外框內(nèi)相對轉(zhuǎn)動，并帶動所述的第一彈簧組及第二彈簧組壓縮或伸長。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柔性旋轉(zhuǎn)機械關節(jié)，包括柔性關節(jié)外框、三個彈簧限位塊、十二個彈簧端子、第一彈簧組、第二彈簧組及柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子；三個彈簧限位塊均勻分布在柔性關節(jié)外框的內(nèi)壁上，柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子設在柔性關節(jié)外框內(nèi)，柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子的中部為圓形結(jié)構(gòu)，并向外側(cè)延伸有三塊延伸部，每組第一彈簧組及第二彈簧組均包含三個彈簧，并設在延伸部的兩側(cè)，位于相鄰兩個彈簧限位塊之間；第一彈簧組中的彈簧及第二彈簧組中的彈簧的兩端通過十二個彈簧端子與三個彈簧限位塊及延伸部連接。本發(fā)明在柔性關節(jié)收到環(huán)境扭矩的作用時，關節(jié)能夠表現(xiàn)出一定的順應性，通過檢測柔性關節(jié)轉(zhuǎn)子與柔性關節(jié)外框之間的轉(zhuǎn)角與扭矩差，可計算得到扭矩差，便于控制的實現(xiàn)。
【IPC分類】B25J17/02
【公開號】CN105643659
【申請?zhí)枴?br>【發(fā)明人】王道雨, 李繼才, 簡卓, 李彬彬, 盧美銘
【申請人】上海卓道醫(yī)療科技有限公司
【公開日】2016年6月8日
【申請日】2016年3月21日