CN103171643A - 一种机器人弹性关节 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种机器人弹性关节。本发明中转轴与下底板上表面相固定，另一端穿过上面板上的通孔与传动轮相连；隔板设置在上面板和下底板之间，第一、二滑动块的非凸起端固定在右侧板的内表面，凸起端嵌入第一、二弹簧的一端，第一、二弹簧的另一端套在隔板一侧的环形凸起上；同理第三、四弹簧；第三、四滑动块的非凸起端固定在上面板和下底板上；第一螺杆的一端依次贯穿第四滑动块中间通孔、隔板环形凸起中间通孔、第一滑动块中间通孔，与右侧板通过轴承相连，另一端穿过第一涡轮后与左侧板通过轴承相连；同理第二螺杆；蜗杆穿过锥形齿轮中的一个齿轮后两端分别与第一、二蜗轮相连；锥形齿轮中的另一个齿轮与电机的输出轴相连。本发明简单实用。

Description

一种机器人弹性关节
技术领域
本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种机器人弹性关节。 
背景技术
移动机器人所采用的运动方式主要包括轮式、履带式、足式、混合式等运动形式。对于轮式机器人，自车轮问世以来，它在坚硬平地上运动是十分可靠的。但是在不平地面上行驶时，轮式机器人的能耗将大大增加，而在松软地面或严重崎岖不平的地形上，车轮的作用也将严重丧失，移动效率大大的降低。履带式机器人使车身载荷分布在一块较大的面积上，相当于一种为轮子铺路的装置，并且可产生较大的推进力，可在松软地面上行走，而不至于陷入其中，但履带式机器人在不平地面上的机动性仍然很差，而且机器人机身晃动严重。相对于轮式、履带式等类型的地面移动机器人，行走式机器人具有诸多优点。首先，该类机器人在运动时仅需要一些离散的点来供其落足，从而成功通过崎岖、松软或泥泞的地面。其次，该类机器人可以通过调节自身重心而避免倾覆，具有更高的稳定性。行走式机器人在环境适应性和运动灵活性方面更具优势，也因其在复杂地表上更强的行走能力而受到了广泛重视。随着计算机控制技术的进步，行走式机器人技术更是快速发展，多足步行机器人已在军事国防、生物医学、航空航天、工业农业等领域都有了广泛的应用。但是行走式机器人，由于关节处不像人的关节那样富有弹性，从外表看，其走路的式样就是呆板的。从内部结构看，由于工作电机刚刚运转时，产生很大的加速度，导致电机增加很大的扭矩。不仅消耗能量，也增加了体积，并对其他传动部件的强度提出了更高的要求。 
本发明就是在行走式机器人模拟人行走时，起到人体内关节处筋与肌肉的作用，并且筋与肌肉的张弛是在不断的调节的。 
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种机器人弹性关节。 
本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下： 
本发明包括传动轮、上面板、第一弹簧、第二弹簧、第三弹簧、第四弹簧、第一滑动块、第二滑动块、第三滑动块、第四滑动块、轴承、第一螺杆、第二螺杆、转轴、下底板、锥形齿轮、第一蜗轮、第二蜗轮、电机、侧板、蜗杆、隔板。转轴与上面板和下底板转动连接，上端穿过上面板上与传动轮相连接；左右两块侧板与上面板和下底板固定，用于固定上面板和下底板；隔板设置在上面板和下底板之间，无外加力时，平行于侧板且与转轴在同一直线上；第一滑动块、第二滑动块分别旋入第一和第二螺杆，第一滑动块、第二滑动块的凸起端嵌入第一弹簧、第二弹簧的一端，第一弹簧、第二弹簧的另一端套在隔板一侧的环形凸起上；隔板另一侧的环形凸起嵌入第三弹簧、第四弹簧的一端，第三弹簧、第四弹簧的另一端套在第三滑动块、第四滑动块的凸起端，第三滑动块、第四滑动块分别旋入第一和第二螺杆；第一螺杆的一端依次旋入第四滑动块中间的螺孔、隔板中一组环形凸起中间通孔、第一滑动块中间螺孔，然后与右侧板的轴承相连接，第一螺杆的另一端穿过第一蜗轮后与左侧板的轴承相连接；同理，第二螺杆的一端依次旋入第三滑动块中间的螺孔、隔板中另一组环形凸起中间通孔、第二滑动块中间的螺孔，然后与右侧板的轴承相连接，第二螺杆的另一端穿过第二蜗轮后与左侧板的轴承相连接；蜗杆的一端与第一蜗轮相啮合，另一端穿过锥形齿轮中的一个齿轮后与第二蜗轮相啮合；锥形齿轮中的另一个齿轮与电机的输出轴相连接；
所述的第一滑动块、第二滑动块、第三滑动块、第四滑动块呈凸字形，且中间为螺孔，螺孔的直径与螺杆的直径等同,且螺旋方向与螺杆相同。
所述的第一螺杆、第二螺杆的两端，一端为左旋，另一端为右旋；即第一弹簧、第二弹簧中间的螺杆为左旋，第三弹簧、第四弹簧中间的螺杆为右旋；或者第一弹簧、第二弹簧中间的螺杆为右旋，第三弹簧、第四弹簧中间的螺杆为左旋； 
所述的隔板上，在凸台的中间，开有两个通孔，两个通孔分别穿过螺杆，并使其转轴旋转一定角度时，不至于干涉螺杆。
本发明有益效果如下： 
本发明的四个弹簧就是代替人体内的筋与肌肉的作用，通过对电机的控制来调节滑动块间的距离,进而调节弹簧的张弛程度,最终实现对关节弹性的调节。本发明结构简单实用，而且发展前景较好。
附图说明
图1为本发明正视图； 
图2为本发明左视图；
图3为本发明俯视图；
图中，传动轮1、上面板2、第一弹簧3-1、第二弹簧3-2、第三弹簧3-3、第四弹簧3-4、第一滑动块4-1、第二滑动块4-2、第三滑动块4-3、第四滑动块4-4、轴承5、第一螺杆6-1、第二螺杆6-2、转轴7、下底板8、锥形齿轮9、第一蜗轮10-1、第二蜗轮10-2、电机11、侧板12、蜗杆13、隔板14、
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。 
如图1、图2、图3所示，一种机器人弹性关节，包括传动轮1、上面板2、第一弹簧3-1、第二弹簧3-2、第三弹簧3-3、第四弹簧3-4、第一滑动块4-1、第二滑动块4-2、第三滑动块4-3、第四滑动块4-4、轴承5、第一螺杆6-1、第二螺杆6-2、转轴7、下底板8、锥形齿轮9、第一蜗轮10-1、第二蜗轮10-2、电机11、侧板12、蜗杆13、隔板14。转轴7与上下底板8为转动连接，另一端穿过上面板2传动轮1相连接；左右两块侧板12与上面板2和下底板8相连接，用于固定上面板2和下底板8；隔板14设置在上面板2和下底板8之间，在无外加力时，平行于侧板12，且与转轴7在同一直线上；第一滑动块4-1、第二滑动块4-4与螺杆6-1，第一滑动块4-1、第二滑动块4-2的凸起端嵌入第一弹簧3-1、第二弹簧3-2的一端，第一弹簧3-1、第二弹簧3-2的另一端套在隔板14一侧的环形凸起上；隔板14另一侧的环形凸起嵌入第三弹簧3-3、第四弹簧3-4的一端，第三弹簧3-3、第四弹簧3-4的另一端套在第三滑动块4-3、第四滑动块4-4的凸起端，第三滑动块4-3、第四滑动块4-4也同样旋入第一螺杆6-1，与第二螺杆6-2；第一螺杆6-1的一端依次贯穿第四滑动块4-4中间通孔、隔板14中一组环形凸起中间通孔、第一滑动块4-1中间通孔，然后与右侧板通过轴承5相连接，第一螺杆6-1的另一端穿过第一蜗轮10-1后与左侧板通过轴承5相连接；同理，第二螺杆6-2的一端依次贯穿第三滑动块4-3中间通孔、隔板14中另一组环形凸起中间通孔、第二滑动块4-2中间通孔，然后与右侧板通过轴承5相连接，第二螺杆6-2的另一端穿过第二蜗轮10-2后与左侧板通过轴承5相连接；蜗杆13的一端与第一蜗轮10-1相连接，另一端穿过锥形齿轮9中的一个齿轮后与第二蜗轮10-2相连接；锥形齿轮9中的另一个齿轮与电机11的输出轴相连接； 
所述的第一滑动块4-1、第二滑动块4-2、第三滑动块4-3、第四滑动块4-4呈凸字形，且中间为螺孔，螺孔的直径与螺杆6-1、6-2相配合，且螺旋方向与螺杆相同。 
所述的第一螺杆6-1、第二螺杆6-2的两端，一端为左旋，另一端为右旋；即第一弹簧3-1、第二弹簧3-2中间的螺杆为左旋，第三弹簧3-3、第四弹簧3-4中间的螺杆为右旋；或者第一弹簧3-1、第二弹簧3-2中间的螺杆为右旋，第三弹簧3-3、第四弹簧3-4中间的螺杆为左旋； 
所述的隔板14上，在凸台的中间，开有两个通孔，两个通孔分别穿过螺杆，并使其转轴7旋转一定角度时，不至于干涉螺杆6-1和6-2。
本发明工作过程如下： 
本发明中的四个弹簧就是起到人体内的筋与肌肉的作用，弹簧的张弛程度是由内部电机11来调节的，电机11的输出轴通过锥形齿轮传动给蜗杆13，蜗杆13带动第一蜗轮10-1、第二蜗轮10-2，第一蜗轮10-1、第二蜗轮10-2进而分别带动第一螺杆6-1、第二螺杆6-2；第一螺杆6-1、第二螺杆6-2两端的螺纹，一端是左旋，一端是右旋，从而拉动滑动块，调节弹簧的张弛程度，进而调节关节的弹性。

Claims (1)

1. 一种机器人弹性关节，包括传动轮（1）、上面板（2）、第一弹簧（3-1）、第二弹簧（3-2）、第三弹簧（3-3）、第四弹簧（3-4）、第一滑动块（4-1）、第二滑动块（4-2）、第三滑动块（4-3）、第四滑动块（4-4）、轴承（5）、第一螺杆（6-1）、第二螺杆（6-2）、转轴（7）、下底板（8）、锥形齿轮（9）、第一蜗轮（10-1）、第二蜗轮（10-2）、电机（11）、侧板（12）、蜗杆（13）、隔板（14），其特征在于：
转轴（7）的一端与下底板（8）的上表面相固定，另一端穿过上面板（2）上的通孔与传动轮（1）相连接；左右两块侧板（12）与上面板（2）和下底板（8）相连接，用于固定上面板（2）和下底板（8）；隔板（14）设置在上面板（2）和下底板（8）之间，且平行侧板（12）的同时与转轴（7）在同一直线上；第一滑动块（4-1）、第二滑动块（4-2）的非凸起端固定在右侧板的内表面，第一滑动块（4-1）、第二滑动块（4-2）的凸起端嵌入第一弹簧（3-1）、第二弹簧（3-2）的一端，第一弹簧（3-1）、第二弹簧（3-2）的另一端套在隔板（14）一侧的环形凸起上；隔板（14）另一侧的环形凸起嵌入第三弹簧（3-3）、第四弹簧（3-4）的一端，第三弹簧（3-3）、第四弹簧（3-4）的另一端套在第三滑动块（4-3）、第四滑动块（4-4）的凸起端，第三滑动块（4-3）、第四滑动块（4-4）的非凸起端固定在上面板（2）和下底板（8）上；第一螺杆（6-1）的一端依次贯穿四滑动块4-4中间通孔、隔板（14）中一组环形凸起中间通孔、第一滑动块（4-1）中间通孔，然后与右侧板通过轴承（5）相连接，第一螺杆（6-1）的另一端穿过第一蜗轮（10-1）后与左侧板通过轴承（5）相连接；同理，第二螺杆（6-2）的一端依次贯穿三滑动块4-3中间通孔、隔板（14）中另一组环形凸起中间通孔、第二滑动块（4-2）中间通孔，然后与右侧板通过轴承（5）相连接，第二螺杆（6-2）的另一端穿过第二蜗轮（10-2）后与左侧板通过轴承（5）相连接；蜗杆（13）的一端与第一蜗轮（10-1）相连接，另一端穿过锥形齿轮（9）中的一个齿轮后与第二蜗轮（10-2）相连接；锥形齿轮（9）中的另一个齿轮与电机（11）的输出轴相连接；
所述的第一滑动块（4-1）、第二滑动块（4-2）、第三滑动块（4-3）、第四滑动块（4-4）呈凸字形，且中间开有通孔，通孔的直径大于蜗杆（13）的直径，小于滑动块凸起端的直径；
所述的第一螺杆（6-1）、第二螺杆（6-2）的两端，一端为左旋，另一端为右旋；即第一弹簧（3-1）、第二弹簧（3-2）为左旋，第三弹簧（3-3）、第四弹簧（3-4）为右旋；或者第一弹簧（3-1）、第二弹簧（3-2）为右旋，第三弹簧（3-3）、第四弹簧（3-4）为左旋；
所述的隔板（14）上，开有两个通孔，两个通孔分别用于连通隔板（14）两侧的两个环形凸起。
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