CN111590632B - 关节储能助力机构、机器人关节结构及机器人 - Google Patents

Abstract

本申请属于机器人关节结构技术领域，涉及关节储能助力机构、机器人关节结构及机器人。该关节储能助力机构中，活动件相对于固定件转动设置，储能弹性件连接在活动件与基座之间，离合装置能使基座在固定状态与自由状态间切换。关节在任意位置需要储能时，使基座切换至固定状态，活动件接受转动动力件的动力或连接于活动件的活动臂的重力势能并且转换为动能，储能弹性件将活动件的动能转换为弹性势能以实现储能。活动件回程时，储能弹性件释放储存的能量以带动活动件转动。使基座切换至自由状态时，储能弹性件无法储能，活动件、储能弹性件与基座一起转动。该关节储能助力机构结构紧凑，能在有限空间内储存较大的能量，在有限角度内达到较大扭力。

Description

关节储能助力机构、机器人关节结构及机器人

技术领域

本申请属于机器人关节结构技术领域，尤其涉及一种关节储能助力机构、机器人关节结构及机器人。

背景技术

目前，机器人关节结构在运动过程中有两个问题比较棘手：在特定位置、特定速度和特定加速度时需要较大的力，此时如果单纯增加关节的转动动力件出力，则会增加关节质量和体积，也会增加关节成本。在特定位置，尤其是重力势能在普通关节中无法储存，并且转动动力件克服重力做功而导致能量损耗。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种关节储能助力机构、机器人关节结构及机器人，以解决现有机器人关节结构的转动动力件质量和体积较大的技术问题。

本申请实施例提供一种关节储能助力机构，包括：

固定件；

活动件，相对于所述固定件转动设置；

基座，具有与所述固定件相对静止的固定状态及与所述固定件相对转动的自由状态；

储能弹性件，用于将所述活动件的动能转换为弹性势能，其中一端固定于所述活动件上，另外一端固定于所述基座上；以及

离合装置，用于使所述基座在固定状态与自由状态之间切换。

可选地，所述离合装置包括固定座、安装于所述固定座上的直线驱动组件、由所述直线驱动组件驱动移动的支座、设于所述支座上的第一端面齿盘，以及设于所述基座上的第二端面齿盘，所述第一端面齿盘与所述第二端面齿盘相面对设置且能够相互闭合或分离。

可选地，所述直线驱动组件包括设于所述固定座上的转动驱动件、由所述转动驱动件驱动转动的丝杆，以及沿所述丝杆的轴线方向移动的滑块，所述滑块具有与所述丝杆螺纹连接的螺孔，所述滑块安装于所述支座上。

可选地，所述丝杆的一端通过第一轴承支承在所述固定座上，另外一端通过第二轴承支承在所述基座上。

可选地，所述直线驱动组件还包括连接于所述转动驱动件的输出轴的减速器，以及连接于所述减速器与所述丝杆之间的联轴器。

可选地，所述第一端面齿盘与所述第二端面齿盘具有相互配合的单向端面齿，所述固定座与所述支座之间压缩设置有压紧弹性件。

可选地，所述固定座包括固定板及于所述固定板的一侧延伸形成的若干导向柱，所述支座具有供所述导向柱对应穿过的若干导向孔，所述支座上设有用于限定所述支座的移动范围的限位件。

可选地，若干所述导向柱围绕所述直线驱动组件的轴线设置，所述导向柱的轴线与所述直线驱动组件的轴线相互平行，所述压紧弹性件与所述导向柱的数量相等，所述压紧弹性件一一对应套设在所述导向柱以外。

可选地，所述支座的一侧中部开设有凹槽，所述导向孔开设于所述凹槽的底面，所述压紧弹性件位于所述凹槽内。

可选地，所述支座开设有与所述导向孔连通的放置槽，所述限位件为限位卡簧，所述限位卡簧安装于所述放置槽内，所述限位卡簧的外周面抵设于所述放置槽的侧壁，所述导向柱的外周面开设有环槽，所述限位卡簧套设于所述环槽的底面，所述限位卡簧的内径小于所述导向柱的外径。

可选地，所述支座的靠近外周处开设有环形滑槽，所述第一端面齿盘设于所述环形滑槽的底面；所述基座包括环形凸台，所述第二端面齿盘设于所述环形凸台上，所述环形凸台伸入所述环形滑槽内。

可选地，所述活动件具有安装孔，所述基座包括支撑轴，所述支撑轴穿过所述安装孔设置，所述支撑轴通过第三轴承支承在所述安装孔内。

可选地，所述支撑轴上设有环形台阶，所述活动件于所述安装孔的边缘处设有环形凸缘；所述支撑轴的外周面卡设有外卡簧，所述安装孔的内壁卡设有内卡簧；所述第三轴承的内圈的两个轴向端面分别抵设于所述环形台阶与所述外卡簧，所述第三轴承的外圈的两个轴向端面分别抵设于所述环形凸缘与所述内卡簧。

可选地，所述活动件上开设有环形容纳槽，所述储能弹性件设于所述环形容纳槽内。

可选地，所述储能弹性件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与所述活动件同轴设置。

可选地，所述固定件包括第一安装臂、与所述第一安装臂间隔设置的第二安装臂，以及连接所述第一安装臂与所述第二安装臂的连接臂，所述第一安装臂、第二安装臂与连接臂之间形成用于容纳所述基座的容纳空间。

本申请实施例提供一种机器人关节结构，包括上述的关节储能助力机构、固定臂、转动安装于所述固定臂上的活动臂，以及用于驱动所述活动臂转动的转动动力件，所述固定件连接至所述固定臂，所述转动动力件安装于所述固定臂或所述固定件上，所述转动动力件的输出轴连接至所述活动件，所述活动臂连接至所述活动件。

本申请实施例提供一种机器人，包括上述的关节储能助力机构。

本申请实施例提供的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：该关节储能助力机构中，活动件相对于固定件转动设置，储能弹性件连接在活动件与基座之间，离合装置能使基座在固定状态与自由状态间切换。关节在任意位置需要储能时，使基座切换至固定状态，此时，活动件接受转动动力件的动力或连接于活动件的活动臂的重力势能并且转换为动能，储能弹性件将活动件的动能转换为弹性势能以实现储能。活动件回程时，储能弹性件释放储存的能量以带动活动件转动。使基座切换至自由状态时，储能弹性件无法储能，活动件、储能弹性件与基座一起转动。关节储能助力机构、机器人关节结构及机器人，通过适时地擒纵储能弹性件，可实现储能弹性件的储能与释放能量，让关节能够在需要时主动地将能量储存在储能弹性件上，而在需要能量时将能量释放出来，从而达到节省能量以及增加爆发力的目的。该关节储能助力机构结构紧凑，体积小，能够在有限空间内储存较大的能量，并在有限角度内达到较大扭力。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的关节储能助力机构的立体装配图；

图2为图1的关节储能助力机构的剖视图；

图3为图2的关节储能助力机构的局部放大图；

图4为图1的关节储能助力机构中应用的固定件的立体结构图；

图5为图1的关节储能助力机构的立体分解图，固定件未示；

图6为图5的关节储能助力机构中应用的活动件与储能弹性件的立体分解图；

图7为图5的关节储能助力机构的立体分解图，活动件与储能弹性件未示；

图8为图7的关节储能助力机构中应用的离合装置的进一步立体分解图；

图9为图1的关节储能助力机构应用于机器人关节结构的立体装配图。

具体实施方式

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”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申请实施例和简化描述，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申请实施例的限制。

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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“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。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申请实施例中的具体含义。

请参阅图1至图4、图9，本申请实施例提供一种关节储能助力机构100，应用于机器人关节结构上，机器人关节结构通常包括固定臂200、转动安装于固定臂200上的活动臂300，以及用于驱动活动臂300转动的转动动力件400，转动动力件可以是舵机。关节储能助力机构100包括固定件10、活动件20、基座30、储能弹性件40与离合装置50。活动件20相对于固定件10转动设置，固定件10连接至固定臂200，在固定件10或固定臂200上设置转动动力件400。具体的，转动动力件400的壳体部分连接至固定件10或固定臂200，转动动力件400的输出轴连接至活动件20。活动件20连接至活动臂300，进而控制活动件20转动以实现关节运动，即活动臂300相对固定臂200转动。在活动臂300的重心位置高于活动件20的轴心位置时，该活动臂300具有一定的重力势能。因此，活动件20可以接受转动动力件400的动力或连接于活动件20的活动臂300的重力势能并且转换为动能。基座30与活动件20可以同轴设置，基座30具有固定状态与自由状态，基座30处于固定状态时基座30相对于固定件10静止，基座30处于自由状态时基座30相对于固定件10可转动。储能弹性件40用于将活动件20的动能转换为弹性势能，其中一端固定于活动件20上，另外一端固定于基座30上。离合装置50用于使基座30在固定状态与自由状态之间切换。

本申请提供的关节储能助力机构100，与现有技术相比，该关节储能助力机构100中，活动件20相对于固定件10转动设置，储能弹性件40连接在活动件20与基座30之间，离合装置50能使基座30在固定状态与自由状态间切换。关节在任意位置需要储能时，使基座30切换至固定状态，此时，活动件20接受转动动力件400的动力或连接于活动件20的活动臂300的重力势能并且转换为动能，储能弹性件40将活动件20的动能转换为弹性势能以实现储能。活动件20回程时，储能弹性件40释放储存的能量以带动活动件20转动。使基座30切换至自由状态时，储能弹性件40无法储能，活动件20、储能弹性件40与基座30一起转动，相当于没有储能弹性件40。关节储能助力机构100通过适时地擒纵储能弹性件40，可实现储能弹性件40的储能与释放能量，让关节能够在需要时主动地将能量储存在储能弹性件40上，而在需要能量时将能量释放出来，从而达到节省能量以及增加爆发力的目的。该关节储能助力机构100结构紧凑，体积小，能够在有限空间内储存较大的能量，并在有限角度内达到较大扭力。

在活动件20回程时，储能弹性件40才释放储存的能量以带动活动件20转动。同时，转动动力件400也带动活动件20转动。储能弹性件40与转动动力件400是平行地并联在固定件10与活动件20之间，满足特定位置需要较大的扭力。

请参阅图1至图3、图5、图7、图9，在本申请另一实施例中，离合装置50包括固定座51、安装于固定座51上的直线驱动组件52、由直线驱动组件52驱动移动的支座53、设于支座53上的第一端面齿盘54，以及设于基座30上的第二端面齿盘55，第一端面齿盘54与第二端面齿盘55相面对设置且能够相互闭合或分离。这个方案能够实现基座30在固定状态与自由状态之间切换。固定座51可以组装到固定件10上，固定座51与固定件10可以为一体成型结构。通过直线驱动组件52带动支座53直线移动，进而带动第一端面齿盘54相对于第二端面齿盘55移动，实现第一端面齿盘54与第二端面齿盘55闭合或分离。在两个端面齿盘闭合时，就使基座30切换至固定状态，此时，活动件20接受转动动力件400的动力或连接于活动件20的活动臂300的重力势能并且转换为动能，储能弹性件40将活动件20的动能转换为弹性势能以实现储能。在两个端面齿盘分离时，就使基座30切换至自由状态，储能弹性件40无法储能，活动件20、储能弹性件40与基座30一起转动。

请参阅图2、图7、图8，在本申请另一实施例中，直线驱动组件52包括设于固定座51上的转动驱动件521、由转动驱动件521驱动转动的丝杆522，以及沿丝杆522的轴线方向移动的滑块523，滑块523具有与丝杆522螺纹连接的螺孔5231，滑块523安装于支座53上。这个方案能够实现支座53沿直线移动。转动驱动件521可以为电机，配合丝杆522与滑块523，方便控制直线驱动组件52的输出位移，控制支座53前后移动，进而带动第一端面齿盘54相对于第二端面齿盘55移动，实现两个端面齿盘的分离与闭合。可以理解的，直线驱动组件52还可以采用其他直线驱动的方案。

进一步的，参阅图2、图8，支座53呈板状，支座53具有型孔531，滑块523包括限位筒5232及于限位筒5232的一边缘的环形部5233，限位筒5232的外缘形状与型孔531的形状相适配，比如都呈D型，限位筒5232穿过型孔531时限位筒5232不能转动，环形部5233抵设于支座53的一侧面，该滑块523和支座53容易成型与装配，使支座53能跟随滑块523移动。

请参阅图2、图7，在本申请另一实施例中，丝杆522的一端通过第一轴承61支承在固定座51上，另外一端通过第二轴承62支承在基座30上，进而将丝杆522可靠地支承在固定座51与基座30上，丝杆522能顺利地转动以带动滑块523移动，避免受到外力影响而出现失效的情况。固定座51具有用于安装第一轴承61的安装位，基座30中的支撑轴32具有用于安装第二轴承62的安装位。

请参阅图2、图7、图8，在本申请另一实施例中，直线驱动组件52还包括连接于转动驱动件521的输出轴的减速器524，以及连接于减速器524与丝杆522之间的联轴器525。配置减速器524，将转动驱动件521的动力降低转速并提高扭矩，以更好驱动丝杆522转动并带动滑块523移动。配置联轴器525，将转动驱动件521的动力经过减速器524传递至丝杆522，带动丝杆522转动。

请参阅图2、图3、图7，在本申请另一实施例中，第一端面齿盘54与第二端面齿盘55具有相互配合的单向端面齿，固定座51与支座53之间压缩设置有压紧弹性件56。压紧弹性件56处于压缩状态，压紧弹性件56保持推顶支座53，使压紧弹性件56上的第一端面齿盘54向第二端面齿盘55靠拢。基座30切换至固定状态时，第一端面齿盘54与第二端面齿盘55相互靠近闭合，由于第一端面齿盘54与第二端面齿盘55为相互配合的单向端面齿，第二端面齿盘55绕其中一个方向转动时与第一端面齿盘54相对静止而不能转动，第二端面齿盘55绕另外一个方向转动时第二端面齿盘55将会相对第一端面齿盘54产生滑动。比如，单向端面齿是端面斜齿，端面斜齿具有相连接的竖直面与倾斜面(图3所示)。使第二端面齿盘55沿端面斜齿的竖直面抵接的方向转动，第二端面齿盘55相对于第一端面齿盘54是静止的，不能转动。使第二端面齿盘55沿端面斜齿的倾斜面抵接的方向转动，第二端面齿盘55是可转动的并且产生滑动。单向端面齿还可以是其他类型的单向端面齿。基座30的固定状态就是利用第一端面齿盘54与第二端面齿盘55相对静止而不能转动来实现的。采用单向端面齿的方案，关节在任意位置需要储能时，储能弹性件40将活动件20的动能转换为弹性势能以实现储能。活动件20回程时，即可释放储能弹性件40储存的能量以辅助活动件20运动，到开始储能的位置后，如果活动件20继续运动，那么会由于单向端面齿的结构，两个端面齿盘的单向端面齿间会产生滑动，阻止储能弹性件40反转而不会进行储能。

请参阅图2、图3、图8，在本申请另一实施例中，固定座51包括固定板511及于固定板511的一侧延伸形成的若干导向柱512，支座53具有供导向柱512对应穿过的若干导向孔532，支座53上设有用于限定支座53的移动范围的限位件57。支座53在直线驱动组件52的驱动下直线移动，并由导向柱512插设于导向孔532以引导支座53前后移动，确保支座53整体能够顺利地直线移动，进而带动支座53上的第一端面齿盘54靠近或分离第二端面齿盘55。配置限位件57，能够限定支座53的移动范围，避免支座53离开预定位置。

请参阅图2、图3、图8，在本申请另一实施例中，若干导向柱512围绕直线驱动组件52的轴线设置，导向柱512的轴线与直线驱动组件52的轴线相互平行，压紧弹性件56与导向柱512的数量相等，压紧弹性件56一一对应套设在导向柱512以外。压紧弹性件56可以是弹簧。采用这个方案，方便将压紧弹性件56压缩设置在固定座51与支座53之间，并且能限定压紧弹性件56的位置。配置多个导向柱512与压紧弹性件56的方案，能对支座53的多个位置施加压力，确保支座53上的第一端面齿盘54可靠地靠近或分离第二端面齿盘55。

请参阅图2、图3、图8，在本申请另一实施例中，支座53的一侧中部开设有凹槽533，导向孔532开设于凹槽533的底面，压紧弹性件56位于凹槽533内。将压紧弹性件56嵌装在支座53中部的凹槽533，导向柱512穿过压紧弹性件56并穿过支座53的导向孔532，这样能够使压紧弹性件56得到较好的保护，免于暴露在外部而受到可能的外部干扰。

请参阅图3、图8，在本申请另一实施例中，支座53开设有与导向孔532连通的放置槽534，限位件57为限位卡簧，限位卡簧过盈安装于放置槽534内，限位卡簧的外周面抵设于放置槽534的侧壁，导向柱512的外周面开设有环槽513，限位卡簧套设于环槽513的底面，限位卡簧的内径小于导向柱512的外径。固定座51是相对固定的，支座53相对于固定座51移动，限位卡簧跟随支座53移动。导向柱512的环槽513的轴向距离与限位卡簧的厚度之差就是支座53的可移动范围。直线驱动组件52驱动支座53移动，限位卡簧的轴向端面抵设于环槽513的其中一个侧壁，就使支座53不能再移动以限定支座53移动范围。导向柱512的环槽513的轴向距离与限位卡簧的厚度之差只要满足第一端面齿盘54与第二端面齿盘55相分离一定距离即可。在配置多个导向柱512时，支座53对应开设放置槽534并设置限位件57，以限定支座53移动范围。

请参阅图2、图3、图7，在本申请另一实施例中，支座53的靠近外周处开设有环形滑槽535，第一端面齿盘54设于环形滑槽535的底面；基座30包括环形凸台31，第二端面齿盘55设于环形凸台31上，环形凸台31伸入环形滑槽535内。将第一端面齿盘54设置在环形滑槽535的底面，环形凸台31上的第二端面齿盘55也在环形滑槽535内，这样就能对两个端面齿盘进行保护而免于外部干扰。将环形滑槽535设置在支座53靠近外周处，就是将第一端面齿盘54与第二端面齿盘55设置在径向外部位置，这样可以使端面齿盘设置更多数量的端面齿，这样两个端面齿盘闭合时更可靠。

请参阅图2、图5、图7，在本申请另一实施例中，活动件20具有安装孔21，基座30包括支撑轴32，支撑轴32穿过安装孔21设置，支撑轴32通过第三轴承63支承在安装孔21内。将基座30设置为具有支撑轴32的结构，将支撑轴32伸入活动件20内，并采用第三轴承63将基座30支承在活动件20上，这个结构紧凑，占用空间小，有利于活动件20平稳地转动安装在基座30的支撑轴32上。第三轴承63可以为双列角接触球轴承。

进一步的，基座30包括连接板33、设于连接板33一侧中部的支撑轴32、设于连接板33另一侧的环形凸台31。环形凸台31用于安装第二端面齿盘55。支撑轴32开设有轴向贯通孔，在直线驱动组件52配置有丝杆522时，丝杆522可以穿入轴向贯通孔内并通过第二轴承62支承在该轴向贯通孔的内壁。活动件20通过第三轴承63支承在支撑轴32外。该结构紧凑，降低结构的轴向空间，并实现活动件20转动安装于基座30上，丝杆522转动安装于基座30上。

请参阅图2、图5、图6，在本申请另一实施例中，支撑轴32上设有环形台阶321，活动件20于安装孔21的边缘处设有环形凸缘22；支撑轴32的外周面卡槽卡设有外卡簧64，安装孔21的内壁卡槽卡设有内卡簧65；第三轴承63的内圈的两个轴向端面分别抵设于环形台阶321与外卡簧64，第三轴承63的外圈的两个轴向端面分别抵设于环形凸缘22与内卡簧65。采用这个方案，能够将第三轴承63可靠地装配到活动件20的安装孔21内壁与支座53的支撑轴32外壁之间，整体结构容易装配。

请参阅图2、图5、图6，在本申请另一实施例中，活动件20上开设有环形容纳槽23，储能弹性件40设于环形容纳槽23内。将储能弹性件40嵌装在环形容纳槽23内，对储能弹性件40进行保护而免于外部干扰，提高结构的可靠性。

请参阅图2，在本申请另一实施例中，储能弹性件40为螺旋弹簧，螺旋弹簧与活动件20同轴设置。螺旋弹簧绕设于活动件20，螺旋弹簧的一端固定在支座53上，另一端固定在活动件20上。在基座30切换至固定状态时，螺旋弹簧靠近活动件20的一端相对于螺旋弹簧靠近支座53的一端旋转，螺旋弹簧扭转变形，螺旋弹簧将活动件20的动能转换为弹性势能以实现储能。可以理解的，储能弹性件40还可以采用其他类似能够储存弹性势能的储能弹性件。

请参阅图1、图4、图9，在本申请另一实施例中，固定件10包括第一安装臂11、与第一安装臂11间隔设置的第二安装臂12，以及连接第一安装臂11与第二安装臂12的连接臂13，第一安装臂11、第二安装臂12与连接臂13之间形成用于容纳基座30的容纳空间14。采用这个固定件10结构，便于将固定件10固定至固定臂200上，并且便于装配活动件20、储能弹性件40、基座30与离合装置50，而且结构稳定。具体的，第一安装臂11可安装于固定臂200上，第二安装臂12可安装离合装置50，基座30位于容纳空间14内，即位于第一安装臂11与第二安装臂12之间，而转动动力件400安装在固定臂200上，这样可使得基座30与由转动动力件400驱动的活动件20相面对设置，并且在基座30与活动件20之间连接储能弹性件40，方便各个零件的装配。

请参阅图1至图3、图9，在本申请另一实施例中，提供一种机器人关节结构，包括上述的关节储能助力机构100、固定臂200、转动安装于固定臂200上的活动臂300，以及用于驱动活动臂300转动的转动动力件400。固定件10连接至固定臂200，转动动力件400的壳体部分安装于固定臂200或固定件10上，转动动力件400的输出轴连接至活动件20，活动臂300连接至活动件20。固定臂200与活动臂300可理解为两个相对转动的结构件。

请参阅图1至图3、图9，在本申请另一实施例中，提供一种机器人，包括上述的关节储能助力机构100。该关节储能助力机构100中，活动件20相对于固定件10转动设置，储能弹性件40连接在活动件20与基座30之间，离合装置50能使基座30在固定状态与自由状态间切换。关节在任意位置需要储能时，使基座30切换至固定状态，此时，活动件20接受转动动力件400的动力或连接于活动件20的活动臂300的重力势能并且转换为动能，储能弹性件40将活动件20的动能转换为弹性势能以实现储能。活动件20回程时，储能弹性件40释放储存的能量以带动活动件20转动。使基座30切换至自由状态时，储能弹性件40无法储能，活动件20、储能弹性件40与基座30一起转动。具有该关节储能助力机构100的机器人关节结构及机器人，通过适时地擒纵储能弹性件40，可实现储能弹性件40的储能与释放能量，让关节能够在需要时主动地将能量储存在储能弹性件40上，而在需要能量时将能量释放出来，从而达到节省能量以及增加爆发力的目的。该关节储能助力机构100结构紧凑，体积小，能够在有限空间内储存较大的能量，并在有限角度内达到较大扭力。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (18)

1.一种关节储能助力机构，其特征在于，用于具有固定臂、活动臂和转动动力件的机器人关节结构，包括：

固定件；

活动件，相对于所述固定件转动设置；

基座，具有与所述固定件相对静止的固定状态及与所述固定件相对转动的自由状态；

储能弹性件，用于将所述活动件的动能转换为弹性势能，其中一端固定于所述活动件上，另外一端固定于所述基座上；以及

离合装置，用于使所述基座在固定状态与自由状态之间切换；

当所述基座切换至固定状态，所述活动件接受转动动力件的动力，或所述活动件接受连接于活动件的活动臂的重力势能并且转换为动能，所述储能弹性件将所述活动件的动能转换为弹性势能。

2.如权利要求1所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述离合装置包括固定座、安装于所述固定座上的直线驱动组件、由所述直线驱动组件驱动移动的支座、设于所述支座上的第一端面齿盘，以及设于所述基座上的第二端面齿盘，所述第一端面齿盘与所述第二端面齿盘相面对设置且能够相互闭合或分离。

3.如权利要求2所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述直线驱动组件包括设于所述固定座上的转动驱动件、由所述转动驱动件驱动转动的丝杆，以及沿所述丝杆的轴线方向移动的滑块，所述滑块具有与所述丝杆螺纹连接的螺孔，所述滑块安装于所述支座上。

4.如权利要求3所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述丝杆的一端通过第一轴承支承在所述固定座上，另外一端通过第二轴承支承在所述基座上。

5.如权利要求3所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述直线驱动组件还包括连接于所述转动驱动件的输出轴的减速器，以及连接于所述减速器与所述丝杆之间的联轴器。

6.如权利要求2所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述第一端面齿盘与所述第二端面齿盘具有相互配合的单向端面齿，所述固定座与所述支座之间压缩设置有压紧弹性件。

7.如权利要求6所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述固定座包括固定板及于所述固定板的一侧延伸形成的若干导向柱，所述支座具有供所述导向柱对应穿过的若干导向孔，所述支座上设有用于限定所述支座的移动范围的限位件。

8.如权利要求7所述的关节储能助力机构，其特征在于，若干所述导向柱围绕所述直线驱动组件的轴线设置，所述导向柱的轴线与所述直线驱动组件的轴线相互平行，所述压紧弹性件与所述导向柱的数量相等，所述压紧弹性件一一对应套设在所述导向柱以外。

9.如权利要求8所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述支座的一侧中部开设有凹槽，所述导向孔开设于所述凹槽的底面，所述压紧弹性件位于所述凹槽内。

10.如权利要求7所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述支座开设有与所述导向孔连通的放置槽，所述限位件为限位卡簧，所述限位卡簧安装于所述放置槽内，所述限位卡簧的外周面抵设于所述放置槽的侧壁，所述导向柱的外周面开设有环槽，所述限位卡簧套设于所述环槽的底面，所述限位卡簧的内径小于所述导向柱的外径。

11.如权利要求2所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述支座的靠近外周处开设有环形滑槽，所述第一端面齿盘设于所述环形滑槽的底面；所述基座包括环形凸台，所述第二端面齿盘设于所述环形凸台上，所述环形凸台伸入所述环形滑槽内。

12.如权利要求1至11任一项所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述活动件具有安装孔，所述基座包括支撑轴，所述支撑轴穿过所述安装孔设置，所述支撑轴通过第三轴承支承在所述安装孔内。

13.如权利要求12所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述支撑轴上设有环形台阶，所述活动件于所述安装孔的边缘处设有环形凸缘；所述支撑轴的外周面卡设有外卡簧，所述安装孔的内壁卡设有内卡簧；所述第三轴承的内圈的两个轴向端面分别抵设于所述环形台阶与所述外卡簧，所述第三轴承的外圈的两个轴向端面分别抵设于所述环形凸缘与所述内卡簧。

14.如权利要求1至11任一项所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述活动件上开设有环形容纳槽，所述储能弹性件设于所述环形容纳槽内。

15.如权利要求1至11任一项所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述储能弹性件为螺旋弹簧，所述螺旋弹簧与所述活动件同轴设置。

16.如权利要求1至11任一项所述的关节储能助力机构，其特征在于，所述固定件包括第一安装臂、与所述第一安装臂间隔设置的第二安装臂，以及连接所述第一安装臂与所述第二安装臂的连接臂，所述第一安装臂、第二安装臂与连接臂之间形成用于容纳所述基座的容纳空间。

17.一种机器人关节结构，其特征在于，包括如权利要求1至16任一项所述的关节储能助力机构、固定臂、转动安装于所述固定臂上的活动臂，以及用于驱动所述活动臂转动的转动动力件，所述固定件连接至所述固定臂，所述转动动力件安装于所述固定臂或所述固定件上，所述转动动力件的输出轴连接至所述活动件，所述活动臂连接至所述活动件。

18.一种机器人，其特征在于，包括如权利要求1至16任一项所述的关节储能助力机构。

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