CN108393879A - 机器人及其关节驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机器人及其关节驱动装置，机器人关节的驱动装置包括：关节驱动轮和联动齿轮；与所述关节驱动轮和联动齿轮均啮合的同步齿带，所述同步齿带的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。由于通过调节部件改变第一弹性件和/或第二弹性件的长度，进而改变了第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，实现了机器人关机刚度的改变，使关节的驱动装置的刚度范围大大增加，能够适用于多种环境，大大提高了柔性关节的通用性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，更具体地说，涉及一种机器人及其关节驱动装置。
背景技术
随着机器人技术应用领域的不断扩大，机器人逐渐进入了娱乐、医疗、服务等其它非工业领域。在这些领域中，由于机器人的工作位置和工作环境未知，不能够预先设计好机器人的工作流程，传统的刚性机械臂已不能够胜任工作需求。为了适应机器人技术的发展，轻型柔性机械臂应运而生，弹性元件或柔性机构逐渐被应用到机器人关节中。柔性关节由于具有高负载/自重比、良好的缓冲功能等优点，使机器人在安全性、环境适应性等方面具有突出的表现，近年来成为柔性机器人研究领域的热点。
现有技术中的柔性关节仅通过简单增加弹性元件或弹性机构，但是其刚度范围较小并不能满足多种环境的需要，导致柔性关节的通用性较差。
综上所述，如何有效地解决柔性关节的刚度范围较小且通用性较差的问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种机器人关节的驱动装置，该机器人关节的驱动装置的结构设计可以有效地解决柔性关节的刚度范围较小且通用性较差的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述机器人关节的驱动装置的机器人。
为了达到上述第一个目的，本发明提供如下技术方案：
一种机器人关节的驱动装置，包括：
关节驱动轮和联动齿轮；
与所述关节驱动轮和联动齿轮均啮合的同步齿带，所述同步齿带的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；
调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述同步齿带的两端之间连接有至少一个弹簧，每个所述弹簧的两端分别与所述同步齿带的两端相对固定；
所述调节部件为卡在所述弹簧上的滑块，所述滑块上开设有螺旋槽，所述弹簧的螺旋圈卡在所述螺旋槽内，转动所述滑块以使所述滑块相对于所述弹簧沿着所述弹簧的长度方向移动；
所有所述弹簧的位于所述滑块的第一侧的部分为第一弹性件，所有所述弹簧的位于所述滑块的第二侧的部分为第二弹性件。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述弹簧为多个时，多个所述弹簧同轴设置，所述滑块的数量为一个且所有弹簧均卡在所述滑块上；
该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件，所述刚度调节组件包括第一电机、穿过所述弹簧的驱动轴和设置在所述第一电机和驱动轴之间的第一传动部件，所述滑块与所述驱动轴之间周向固定且所述滑块能够相对于所述驱动轴轴向滑动。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述弹簧的数量为两个。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述弹簧为多个时，多个所述弹簧并排分布，所述滑块的数量为多个且多个所述弹簧上分别卡设有多个所述滑块上；
该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件，所述刚度调节组件包括第一电机、分别穿过多个所述弹簧的多个驱动轴和设置在所述第一电机和多个所述驱动轴之间的第一传动部件，与同一所述弹簧配合的所述滑块和所述驱动轴之间周向固定且两者能够相对轴向滑动。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，还包括驱动组件，所述驱动组件包括：
与所述弹簧平行设置的丝杆、与所述丝杆螺纹连接的拨叉和驱动所述丝杆转动的第一驱动部件；
所述第一驱动部件带动所述丝杆转动以使所述拨叉沿着丝杆的周向移动，所述拨叉沿着丝杆的轴向移动时带动所述滑块一起移动。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述第一驱动部件包括：第二电机、设置在所述第二电机和所述丝杆之间的第二传动部件。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，还包括能量补偿组件，所述能量补偿组件包括：
离合器，所述离合器闭合时该能量补偿组件能够带动所述丝杆转动，所述离合器断开时该能量补偿组件与所述丝杆分离；
固定件和涡卷弹簧，所述涡卷弹簧的第一端与所述固定件固定连接；
第二驱动部件，所述涡卷弹簧的第二端与所述第二驱动部件固定连接，且所述第二驱动部件能够带动所述涡卷弹簧的第二端相对于所述涡卷弹簧的第一端转动以压紧所述涡卷弹簧。
优选地，上述机器人关节的驱动装置中，所述第二驱动部件包括：内齿圈、与所述内齿圈啮合的行星齿轮和与所述行星齿轮啮合的太阳轮；
制动器，所述制动器能够制动以使所述内齿圈和太阳轮固定，所述涡卷弹簧的第一端与所述太阳轮相对固定，所述涡卷弹簧的第二端与所述内齿圈固定连接。
一种机器人，包括如上述中任一项所述的机器人关节的驱动装置。
应用本发明实施例提供的机器人关节的驱动装置时，由于在同步齿带上串接了第一弹性件和第二弹性件，通过调节部件改变第一弹性件和/或第二弹性件的长度，进而可以改变第一弹性件和第二弹性件的耦合长度，进而改变了第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，实现了机器人关机刚度的改变。由上可知，通过调节部件改变第一弹性和/或第二弹性件的长度，可以实现调节第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，使关节的驱动装置的刚度范围大大增加，能够适用于多种环境，大大提高了柔性关节的通用性。
为了达到上述第二个目的，本发明还提供了一种机器人，该机器人包括上述任一种关节的驱动装置。由于上述的关节的驱动装置具有上述技术效果，具有该关节的驱动装置的机器人也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的机器人关节的驱动装置的侧视图；
图2为本发明实施例提供的机器人关节的驱动装置的主视图；
图3为本发明实施例提供的机器人关节的驱动装置传动路线图；
图4为本发明实施例提供的机器人关节的刚度调节组件的结构示意图；
图5为图4中A区域的局部放大图；
图6为本发明实施例提供的机器人关节的刚度调节的原理图；
图7为本发明实施例提供的机器人关节的刚度调节的原理图；
图8为本发明实施例提供的驱动组件的结构示意图；
图9为本发明实施例提供的能量补偿组件的爆炸图；
图10为本发明实施例提供的能量补偿组件的结构示意图。
在图1-10中：
1-关节驱动轮、2-驱动组件、2a-拨叉、2b-丝杆、2c-第二传动部件、2d-联轴器、2e-第二电机、3-能量补偿组件、3a-离合器、3b-内齿圈、3c-前端制动器、3d-行星架、3e-行星齿轮、3f-涡卷弹簧、3g-太阳轮、3h-后端制动器、3i-太阳轮支架、4-联动齿轮、5-刚度调节组件、5a-第一电机、5b-第一传动部件、5c-驱动轴、6-滑块、7-弹簧、7a-内弹簧、7b-外弹簧、8-同步齿带、9-连接件。
具体实施方式
本发明的第一个目的在于提供一种机器人关节的驱动装置，该机器人关节的驱动装置的结构设计可以有效地解决柔性关节的刚度范围较小且通用性较差的问题，本发明的第二个目的是提供一种包括上述机器人关节的驱动装置的机器人。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”和“右”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位置或元件必须具有特定方位、以特定的方位构成和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
请参阅图1-图10，本发明实施例提供的机器人关节的驱动装置包括关节驱动轮1、联动齿轮4、同步齿带8、第一弹性、第二弹性件以及调节部件。其中，关节驱动轮1和联动齿轮4均与同步齿带8啮合，关节驱动轮1的直径可以大于联动齿轮4的直径，当然，关节驱动轮1的直径也可以小于或等于联动齿轮4的直径，在此不作限定。同步齿带8为非闭合状态，同步齿带8断开后的两端分别为第一端和第二端。同步齿带8的第一端和第二端之间串接有第一弹性和第二弹性件，及第一弹性件的一端与同步齿带8的第一端连接，第一弹性件的另一端与第二弹性件的一端连接，第二弹性件的另一端与同步齿带8的第二端连接。同步齿带8、第一弹性件和第二弹性件依次连接共同形成封闭的环状带。
调节部件能够调节第一弹性和/或第二弹性件的长度。具体地，调节部件能够调节第一弹性和/或第二弹性件的沿着伸缩方向的长度，即调节部件能够调节第一弹性件的沿着伸缩方向的长度与第二弹性件的沿着其伸缩方向的长度中的至少一个。需要说明的是，调节部件调节第一弹性和/或第二弹性件的沿着伸缩方向的长度时，不会压缩或拉伸第一弹性和第二弹性件。
应用本发明实施例提供的机器人关节的驱动装置时，由于在同步齿带8上串接了第一弹性件和第二弹性件，通过调节部件改变第一弹性件和/或第二弹性件的长度，进而可以改变第一弹性件和第二弹性件的耦合长度，进而改变了第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，实现了机器人关机刚度的改变。由上可知，通过调节部件改变第一弹性和/或第二弹性件的长度，可以实现调节第一弹性件和第二弹性件共同形成的弹性组件的刚度，使关节的驱动装置的刚度范围大大增加，能够适用于多种环境，大大提高了柔性关节的通用性。
需要说明的是，上述第一弹性件的两端是指沿着其伸缩方向的两端，即第一弹性件的沿着伸缩方向的两端分别与同步齿带8和第二弹性件连接。同样地，上述第二弹性件的两端是指沿着其伸缩方向的两端，即第二弹性件的沿着伸缩方向的两端分别与同步齿带8和第一弹性件连接。
请参阅图4-7，上述同步齿带8的两端之间连接有至少一个弹簧7，每个弹簧7的两端分别与同步齿带8的两端相对固定。即每个弹簧7的一端都与同步齿带8的第一端相对固定，每个弹簧7的另一端都与同步齿带8的第二端相对固定。当弹簧7的数量为多个时，多个弹簧7的一端均与同步齿带8的第一端相对固定，多个弹簧7的另一端均与同步齿带8的第二端相对固定，即多个弹簧7并联设置。
调节部件为卡在弹簧7上的滑块6，滑块6上开设有螺旋槽，弹簧7的螺旋圈卡在螺旋槽内，转动滑块6以使滑块6相对于弹簧7沿着弹簧7的长度方向移动，具体地，滑块6转动时能够相对于弹簧7沿着弹簧7的伸缩方向移动。该处需要说明的是，当弹簧7为多个时，可以一个滑块6与至少一个弹簧7配合相卡，即多个弹簧7与一个滑块6配合相卡或者一个滑块6与一个弹簧7配合相卡，滑块6的数量可以为一个或多个，在此不作限定。
当滑块6转动时相对于弹簧7沿着弹簧7的伸缩方向移动时并不会压缩弹簧7，当滑块6不转动时相对于弹簧7沿着弹簧7的伸缩方向移动时才会压缩弹簧7。
进一步地，每个滑块6沿着弹簧7的伸缩方向的两侧分别为第一侧和第二侧，所有弹簧7的位于滑块6的第一侧的部分为第一弹性件，所有弹簧7的位于滑块6的第二侧的部分为第二弹性件，滑块6转动时沿着弹簧7的伸缩方向移动即可改变滑块6与弹簧7的相对位置，进而实现了改变第一弹性和/或第二弹性件的沿着伸缩方向的长度。
具体地，在一种实施例中，弹簧7的数量为多个时，多个弹簧7可以同轴设置，即多个弹簧7的直径不同，多个弹簧7沿着径向依次套叠设置。滑块6的数量为一个且所有弹簧7均卡在滑块6上，即所有弹簧7的部分螺旋圈卡设在滑块6的螺旋槽内，优选地，螺旋槽包括三圈槽。
弹簧7与同步齿带8之间可以通过连接件9连接。
上述机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件5，刚度调节组件5用于驱动滑块6转动的同时沿着弹簧7的轴向移动。
刚度调节组件5包括第一电机5a、驱动轴5c和第一传动部件5b。其中，驱动轴5c穿过所有弹簧7，即驱动轴5c穿过依次套叠设置的多个弹簧7，驱动轴5c与多个弹簧7同轴设置。第一传动部件5b设置在第一电机5a和驱动轴5c之间，第一电机5a的输出端与第一传动件连接，第一传动件的输出端与驱动轴5c连接。滑块6与驱动轴5c之间周向固定且滑块6能够相对于驱动轴5c轴向滑动。滑块6与驱动轴5c之间可以键连接，以保证滑块6与驱动轴5c相对周向固定，驱动轴5c上的凸起键或键槽沿着其长度延伸，以使滑块6能够沿着驱动轴5c滑动。当第一电机5a通过第一传动件带动驱动轴5c转动时，驱动轴5c带动滑块6转动，进而使滑块6沿着弹簧7的伸缩长度方向移动的同时沿着驱动轴5c滑动。
第一传动部件5b可以为齿轮组、齿带传动部件等等，在此不作限定。
当然，刚度调节组件5还可以为其它结构，比如涡轮蜗杆机构，在此不作限定。
上述实施例中，弹簧7的数量可以为两个，两个弹簧7依次套叠设置，两个弹簧7分别为内弹簧7a和外弹簧7b，滑块6同时与内弹簧7a和外弹簧7b卡设配合。当滑块6停止转动时，滑块6将内弹簧7a沿着伸缩方向分为第一段和第二段，同时将外弹簧7b沿着伸缩方向分为第一段和第二段。
当弹簧7的数量可以为两个，两个弹簧7依次套叠设置，两个弹簧7分别为内弹簧7a和外弹簧7b时，内弹簧7a的第一段和外弹簧7b的第一段均位于滑块6的一侧，内弹簧7a的第二段和外弹簧7b的第二段位于滑块6的另一侧。内弹簧7a的第一段的刚度为K1，外弹簧7b的第一段的刚度为K2，内弹簧7a的第二段的刚度为K3，外弹簧7b的第二段的刚度为K4。忽略其它元件刚度变化的影响，由胡克定律容易得到，关节的驱动装置的总刚度为
由力学知识可知，弹簧7的刚度与弹簧7的长度成正比，即当滑动滑块6使其改变位置时，上述K1、K2、K3、K4将会发生改变，关节的驱动装置的总刚度的刚度K也会发生相应变化，从而实现系统刚度的连续调节。
在另一实施例中，弹簧7为多个时，多个弹簧7并排分布，滑块6的数量为多个，多个滑块6与多个弹簧7一一对应，多个弹簧7上分别卡设有多个滑块6上，即且每个弹簧7上卡设有一个滑块6。滑块6将与其相卡的弹簧7沿着伸缩方向分为两段。多个滑块6的第一侧均相同，多个滑块6的第二侧均相同，多个弹簧7的位于与其相卡的滑块6的第一侧部分共同组成第一弹性件，多个弹簧7的位于与其相卡的滑块6的第二侧部分共同组成第二弹性件。
进一步地，上述机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件5，刚度调节组件5用于驱动滑块6转动的同时沿着弹簧7的轴向移动。
刚度调节组件5具体包括第一电机5a、驱动轴5c和第一传动部件5b。其中，驱动轴5c的数量为多个，且多个驱动轴5c分别穿过多个并排分布的弹簧7，驱动轴5c与其穿过的弹簧7同轴设置，第一传动部件5b设置在第一电机5a和多个驱动轴5c之间，第一电机5a的输出端与第一传动件连接，第一传动件的输出端与多个驱动轴5c连接。每个驱动轴5c上均连接有一个滑块6，相互连接的滑块6与驱动轴5c之间周向固定且滑块6能够相对于驱动轴5c轴向滑动。相互连接的滑块6与驱动轴5c之间可以键连接，以保证滑块6与驱动轴5c相对周向固定，驱动轴5c上的凸起键或键槽沿着其长度延伸，以使滑块6能够沿着驱动轴5c滑动，即与同一弹簧7配合的滑块6和驱动轴5c之间周向固定且两者能够相对轴向滑动。当第一电机5a通过第一传动部件5b带动多个驱动轴5c转动时，多个驱动轴5c分别带动多个滑块6转动，进而使多个滑块6分别沿着多个弹簧7的伸缩长度方向移动，同时多个滑块6还会沿着与其配合的驱动轴5c滑动。
第一传动部件5b可以为齿轮组、齿带传动部件等等，在此不作限定。
刚度调节组件5的工作原理如下，第一电机5a通过键连接带动主动齿轮，主动齿轮通过齿轮啮合传动，将动力传给从动齿轮，从动齿轮通过键连接带动驱动轴5c转动，驱动轴5c通过导向键带动滑块6滑动并以外弹簧7b7为导向转动，滑块6在外弹簧7b相互作用力的作用下相对于驱动轴5c做水平滑动，进而改变内弹簧7a和外弹簧7b在滑块6左右两边的耦合长度，进而改变弹簧7的刚度，实现弹性关节刚度的改变。
当然，刚度调节组件5还可以为其它结构，比如涡轮蜗杆机构，在此不作限定。
如图8所示，上述机器人关节的驱动装置还包括驱动组件2，驱动组件2用于驱动滑块6沿着驱动轴5c移动且不转动。
驱动组件2具体包括丝杆2b，拨叉2a和第一驱动部件，拨叉2a与滑块6卡接，拨叉2a沿着丝杆2b轴向移动时带动滑块6沿着弹簧7的伸缩方向移动并压缩弹簧7。丝杆2b与弹簧7平行设置，并且拨叉2a与丝杆2b螺纹连接，第一驱动部件能够驱动丝杆2b转动。第一驱动部件带动丝杆2b转动以使拨叉2a与丝杆2b相对转动，使得拨叉2a沿着丝杆2b的轴向移动，进而带动滑块6一起移动。滑块6跟随拨叉2a一起轴向移动时，压缩弹簧7，直至弹簧7的弹力与外界负载相同，滑块6继续压缩弹簧7至设定程度时，弹簧7的弹力作用将驱动同步齿带8转动，进而同步齿带8转动带动关节驱动轮1转动，以实现机器人关节的运动。
进一步地，第一驱动部件包括：第二电机2e和第二传动部件2c，第二传动部件2c设置在第二电机2e和丝杆2b之间，即第二电机2e的输出端与第二传动部件2c连接，第二传动部件2c的输出端与丝杆2b连接。第二传动部件2c可以为齿轮组、齿带传动部件等等，在此不作限定。
综上可知，驱动组件2中第二电机2e通过联轴器2d将动力传递给主动齿轮轴，进而通过键连接将动力传递给主动齿轮，主动齿轮通过啮合传动将动力传递给从动齿轮，从动齿轮通过键连接带动丝杠转动，丝杠通过螺纹副传动，将丝杠的转动转化为拨叉2a的直线运动，进而带动滑块6运动压缩内弹簧7a和外弹簧7b，当内弹簧7a和外弹簧7b被压缩至一定程度时，将带动同步齿带8运动，同步齿带8通过啮合传动驱动关节驱动轮1，实现动力输出。
上述驱动组件2驱动关节转动时，需要预先通过拨叉2a带动滑块6运动，将内弹簧7a和外弹簧7b预压缩至弹性力与外界负载相同，因此弹性关节本身对外表现为柔性，关节刚度取决于弹簧7刚度。
当然，驱动组件2还可以包括拨叉2a和驱动拨叉2a往复移动的伸缩缸，在此不作限定。
如图9-10所示，上述还包括能量补偿组件3，能量补偿组件3包括离合器3a、固定件、涡卷弹簧3f和第二驱动部件。其中，离合器3a闭合时该能量补偿组件3能够带动丝杆2b转动，离合器3a断开时该能量补偿组件3与丝杆2b分离。该离合器3a可以控制该能量补偿组件3与第二传动部件2c的离合。涡卷弹簧3f的两端分别为第一端和第二端。涡卷弹簧3f的的第一端与固定件固定连接，涡卷弹簧3f的第二端与第二驱动部件固定连接，第二驱动部件能够带动涡卷弹簧3f的第二端相对于涡卷弹簧3f的第一端转动以压紧涡卷弹簧3f。
如此设置，能量补偿组件3蓄能过程中，第二驱动部件带动涡卷弹簧3f的第二端相对于涡卷弹簧3f的第一端转动以压紧涡卷弹簧3f。当释放能量时，离合器3a闭合，涡卷弹簧3f的能量通过离合器3a传递至第二传动部件2c，进而驱动丝杆2b转动。
进一步地，第二驱动部件包括：制动器、内齿圈3b、与内齿圈3b啮合的行星齿轮3e和与行星齿轮3e啮合的太阳轮3g。制动器能够制动以使内齿圈3b和太阳轮3g固定，即制动器可以仅使内齿圈3b固定、仅使太阳轮3g固定或使内齿圈3b和太阳轮3g同时固定。涡卷弹簧3f的第一端与太阳轮3g相对固定，涡卷弹簧3f的第二端与内齿圈3b固定连接。
制动器可以包括前端制动器3c和后端制动器3h，前端制动器3c用于固定内齿圈3b，后端制动器3h用于固定太阳轮3g。太阳轮3g与太阳轮支架3i固定连接。
能量补偿组件3存储能量的原理如下，后端制动器3h启动，压紧太阳轮支架3i，使太阳轮支架3i和太阳轮3g制动，从而使太阳轮3g固定，离合器3a闭合，动力经离合器3a传递给行星架3d，并带动行星齿轮3e绕行星架3d轴心周向转动，行星齿轮3e通过齿轮啮合传动，带动内齿圈3b转动，进而带动涡卷弹簧3f的第二端转动，以压紧涡卷弹簧3f，储能过程结束后，前端制动器3c启动，使内齿圈3b固定，离合器3a断开。
能量补偿组件3进行能量补偿的原理如下，满载的能量补偿组件3相当于一个驱动器，电磁离合器3a闭合时，能量补偿组与驱动组件2并联，共同驱动关节驱动轮1。一种释放能量的方式为，固定后端制动器3h，使太阳轮3g固定，释放前端制动器3c，涡卷弹簧3f带动内齿圈3b转动，通过齿轮啮合传动带动行星齿轮3e周向转动，进而带动行星架3d转动，行星架3d进而将动力传递给第二传动部件2c的齿轮，第二传动部件2c驱动丝杆2b转动，从而释放能量，实现动力补偿。另一种释放能量的方式为，固定前端制动器3c，使内齿圈3b固定，释放后端制动器3h，涡卷弹簧3f带动太阳轮支架3i转动，进而带动太阳轮3g转动，通过齿轮啮合传动带动行星齿轮3e绕行星架3d的轴线周向转动，进而带动行星架3d转动，转动方向与前者相反，从而释放能量，实现动力补偿。
基于上述实施例中提供的机器人关节的驱动装置，本发明还提供了一种机器人，该机器人包括上述实施例中任意一种关节的驱动装置。由于该机器人采用了上述实施例中的关节的驱动装置，所以该机器人的有益效果请参考上述实施例。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种机器人关节的驱动装置，其特征在于，包括：
关节驱动轮(1)和联动齿轮(4)；
与所述关节驱动轮(1)和联动齿轮(4)均啮合的同步齿带(8)，所述同步齿带(8)的两端之间依次串接有第一弹性件和第二弹性件；
调节部件，其能够调节所述第一弹性件和/或第二弹性件的长度。
2.根据权利要求1所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述同步齿带(8)的两端之间连接有至少一个弹簧(7)，每个所述弹簧(7)的两端分别与所述同步齿带(8)的两端相对固定；
所述调节部件为卡在所述弹簧(7)上的滑块(6)，所述滑块(6)上开设有螺旋槽，所述弹簧(7)的螺旋圈卡在所述螺旋槽内，转动所述滑块(6)以使所述滑块(6)相对于所述弹簧(7)沿着所述弹簧(7)的长度方向移动；
所有所述弹簧(7)的位于所述滑块(6)的第一侧的部分为第一弹性件，所有所述弹簧(7)的位于所述滑块(6)的第二侧的部分为第二弹性件。
3.根据权利要求2所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述弹簧(7)为多个时，多个所述弹簧(7)同轴设置，所述滑块(6)的数量为一个且所有弹簧(7)均卡在所述滑块(6)上；
该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件(5)，所述刚度调节组件(5)包括第一电机(5a)、穿过所述弹簧(7)的驱动轴(5c)和设置在所述第一电机(5a)和驱动轴(5c)之间的第一传动部件(5b)，所述滑块(6)与所述驱动轴(5c)之间周向固定且所述滑块(6)能够相对于所述驱动轴(5c)轴向滑动。
4.根据权利要求3所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述弹簧(7)的数量为两个。
5.根据权利要求2所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述弹簧(7)为多个时，多个所述弹簧(7)并排分布，所述滑块(6)的数量为多个且多个所述弹簧(7)上分别卡设有多个所述滑块(6)上；
该机器人关节的驱动装置还包括刚度调节组件(5)，所述刚度调节组件(5)包括第一电机(5a)、分别穿过多个所述弹簧(7)的多个驱动轴(5c)和设置在所述第一电机(5a)和多个所述驱动轴(5c)之间的第一传动部件(5b)，与同一所述弹簧(7)配合的所述滑块(6)和所述驱动轴(5c)之间周向固定且两者能够相对轴向滑动。
6.根据权利要求2所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，还包括驱动组件(2)，所述驱动组件(2)包括：
与所述弹簧(7)平行设置的丝杆(2b)、与所述丝杆(2b)螺纹连接的拨叉(2a)和驱动所述丝杆(2b)转动的第一驱动部件；
所述第一驱动部件带动所述丝杆(2b)转动以使所述拨叉(2a)沿着丝杆(2b)的周向移动，所述拨叉(2a)沿着丝杆(2b)的轴向移动时带动所述滑块(6)一起移动。
7.根据权利要求6所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述第一驱动部件包括：第二电机(2e)、设置在所述第二电机(2e)和所述丝杆(2b)之间的第二传动部件(2c)。
8.根据权利要求6所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，还包括能量补偿组件(3)，所述能量补偿组件(3)包括：
离合器(3a)，所述离合器(3a)闭合时该能量补偿组件(3)能够带动所述丝杆(2b)转动，所述离合器(3a)断开时该能量补偿组件(3)与所述丝杆(2b)分离；
固定件和涡卷弹簧(3f)，所述涡卷弹簧(3f)的第一端与所述固定件固定连接；
第二驱动部件，所述涡卷弹簧(3f)的第二端与所述第二驱动部件固定连接，且所述第二驱动部件能够带动所述涡卷弹簧(3f)的第二端相对于所述涡卷弹簧(3f)的第一端转动以压紧所述涡卷弹簧(3f)。
9.根据权利要求8所述的机器人关节的驱动装置，其特征在于，所述第二驱动部件包括：内齿圈(3b)、与所述内齿圈(3b)啮合的行星齿轮(3e)和与所述行星齿轮(3e)啮合的太阳轮(3g)；
制动器，所述制动器能够制动以使所述内齿圈(3b)和太阳轮(3g)固定，所述涡卷弹簧(3f)的第一端与所述太阳轮(3g)相对固定，所述涡卷弹簧(3f)的第二端与所述内齿圈(3b)固定连接。
10.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1-9任一项所述的机器人关节的驱动装置。
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