CN105643659A - 一种柔性旋转机械关节 - Google Patents

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    • B25J17/02—Wrist joints
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Abstract

本发明公开了一种柔性旋转机械关节，包括柔性关节外框、三个弹簧限位块、十二个弹簧端子、第一弹簧组、第二弹簧组及柔性关节转子；三个弹簧限位块均匀分布在柔性关节外框的内壁上，柔性关节转子设在柔性关节外框内，柔性关节转子的中部为圆形结构，并向外侧延伸有三块延伸部，每组第一弹簧组及第二弹簧组均包含三个弹簧，并设在延伸部的两侧，位于相邻两个弹簧限位块之间；第一弹簧组中的弹簧及第二弹簧组中的弹簧的两端通过十二个弹簧端子与三个弹簧限位块及延伸部连接。本发明在柔性关节收到环境扭矩的作用时，关节能够表现出一定的顺应性，通过检测柔性关节转子与柔性关节外框之间的转角与扭矩差，可计算得到扭矩差，便于控制的实现。

Description

一种柔性旋转机械关节
技术领域
本发明涉及机器人的机械关节领域，尤其涉及一种柔性旋转机械关节。
背景技术
外骨骼式机器人是一种能够穿戴于人体，辅助或扩展人体运动能力的机电装置。外骨骼式机器人的应用范围是非常广泛的，包括远程操控、人体机能增强、人体机能补偿以及肢体康复训练。由于外骨骼式机器人直接穿戴在人体上，与人直接产生力学交互，所以在外骨骼机器人的电机驱动组件设计中，反向驱动能力是十分重要的，优秀的反向驱动能力，可以使控制系统更好的监测使用者的运动意图，从而实现更顺滑的人机交互体验。
传统的机器人关节由于采用齿轮减速机来实现电机减速增力，通常不具备固有的反向驱动能力，只能通过增加昂贵的扭矩传感器等设备组成闭环控制系统来增强反向驱动的能力，这无疑将增加系统研制成本。
发明内容
本发明的目的：提供一种柔性旋转机械关节，可以增强机器人的安全性，提高人机交互的性能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种柔性旋转机械关节，包括柔性关节外框、三个弹簧限位块、十二个弹簧端子、第一弹簧组、第二弹簧组及柔性关节转子；所述的三个弹簧限位块均匀分布在所述的柔性关节外框的内壁上，所述的三个弹簧限位块为三角形结构；所述的柔性关节转子设置在所述的柔性关节外框内，位于所述的柔性关节外框的中央，所述的柔性关节转子的中部为圆形结构，并向外侧延伸有三块延伸部，所述的三块延伸部与所述的三个弹簧限位块间隔设置；每组所述的第一弹簧组及第二弹簧组均包含有三个弹簧，并分别设置在所述的延伸部的两侧，位于相邻两个所述的弹簧限位块之间；所述的第一弹簧组中的弹簧及第二弹簧组中的弹簧的两端分别通过所述的十二个弹簧端子与所述的三个弹簧限位块及延伸部固定连接。
上述的柔性旋转机械关节，其中，所述的柔性关节外框固定连接在动力输出部件的输出端上。
上述的柔性旋转机械关节，其中，所述的三个弹簧限位块与所述的柔性关节外框固定连接。
上述的柔性旋转机械关节，其中，所述的第一弹簧组中的弹簧及第二弹簧组中的弹簧的参数相同。
上述的柔性旋转机械关节，其中，所述的柔性关节转子在所述的柔性关节外框内相对转动，并带动所述的第一弹簧组及第二弹簧组压缩或伸长。
本发明在柔性关节收到环境扭矩的作用时，关节能够表现出一定的顺应性，同时，由于柔性关节转子与柔性关节外框之间的转角与扭矩差有关，通过检测两者之间的转角，即可计算得到扭矩差，便于控制的实现。
附图说明
图1是本发明一种柔性旋转机械关节的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
请参见附图1所示，一种柔性旋转机械关节，包括柔性关节外框1001、三个弹簧限位块1002、十二个弹簧端子1003、第一弹簧组1004、第二弹簧组1005及柔性关节转子1006；所述的三个弹簧限位块1002均匀分布在所述的柔性关节外框1001的内壁上，所述的三个弹簧限位块1002为三角形结构；所述的柔性关节转子1006设置在所述的柔性关节外框1001内，位于所述的柔性关节外框1001的中央，所述的柔性关节转子1006的中部为圆形结构，并向外侧延伸有三块延伸部，所述的三块延伸部与所述的三个弹簧限位块1002间隔设置；每组所述的第一弹簧组1004及第二弹簧组1005均包含三个弹簧，并分别设置在所述的延伸部的两侧，位于相邻两个所述的弹簧限位块1002之间；所述的第一弹簧组1004中的弹簧及第二弹簧组1005中的弹簧的两端分别通过所述的十二个弹簧端子1003与所述的三个弹簧限位块1002及延伸部固定连接。
所述的柔性关节外框1001固定连接在动力输出部件的输出端上。
所述的三个弹簧限位块1002与所述的柔性关节外框1001固定连接。
所述的第一弹簧组1004中的弹簧及第二弹簧组1005中的弹簧的参数相同。
所述的柔性关节转子1006在所述的柔性关节外框1001内相对转动，并带动所述的第一弹簧组1004及第二弹簧组1005压缩或伸长。
当柔性关节外框1001与柔性关节转子1006之间存在扭矩差τ时，第一弹簧组1004与第二弹簧组1005中的一组弹簧将同时压缩，另外一组弹簧组将同时伸长，柔性关节转子1006与柔性关节外框1001间会产生相对转动。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中部”、“外侧”、“两侧”、“两端”、“内”、“上”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“三个”、“十二个”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“三个”、“十二个”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“分布”、“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
综上所述，本发明在柔性关节收到环境扭矩的作用时，关节能够表现出一定的顺应性，同时，由于柔性关节转子与柔性关节外框之间的转角与扭矩差有关，通过检测两者之间的转角，既可计算得到扭矩差，便于控制的实现。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种柔性旋转机械关节，其特征在于：包括柔性关节外框、三个弹簧限位块、十二个弹簧端子、第一弹簧组、第二弹簧组及柔性关节转子；所述的三个弹簧限位块均匀分布在所述的柔性关节外框的内壁上，所述的三个弹簧限位块为三角形结构；所述的柔性关节转子设置在所述的柔性关节外框内，位于所述的柔性关节外框的中央，所述的柔性关节转子的中部为圆形结构，并向外侧延伸有三块延伸部，所述的三块延伸部与所述的三个弹簧限位块间隔设置；每组所述的第一弹簧组及第二弹簧组均包含三个弹簧，并分别设置在所述的延伸部的两侧，位于相邻两个所述的弹簧限位块之间；所述的第一弹簧组中的弹簧及第二弹簧组中的弹簧的两端分别通过所述的十二个弹簧端子与所述的三个弹簧限位块及延伸部固定连接。
2.根据权利要求1所述的柔性旋转机械关节，其特征在于：所述的柔性关节外框固定连接在动力输出部件的输出端上。
3.根据权利要求1所述的柔性旋转机械关节，其特征在于：所述的三个弹簧限位块与所述的柔性关节外框固定连接。
4.根据权利要求1所述的柔性旋转机械关节，其特征在于：所述的第一弹簧组中的弹簧及第二弹簧组中的弹簧的参数相同。
5.根据权利要求1所述的柔性旋转机械关节，其特征在于：所述的柔性关节转子在所述的柔性关节外框内相对转动，并带动所述的第一弹簧组及第二弹簧组压缩或伸长。
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