CN115723169A - 一种螺旋碟片式柔性关节 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种螺旋碟片式柔性关节，属于机器人机械系统设计领域。解决了现有的足式机器人足端与地面交互过程中不能进行缓冲和足底姿态自适应调整的问题。它包括两个连接座、正螺旋碟片以及反螺旋碟片，正螺旋碟片和反螺旋碟片交叉设置，相互交叉设置的正螺旋碟片和反螺旋碟片为一组，正螺旋碟片和反螺旋碟片的螺旋起始端安装在其中一个连接座上，正螺旋碟片和反螺旋碟片的螺旋终止端安装在另一个连接座上。它主要用于机器人关节。

Description

一种螺旋碟片式柔性关节

技术领域

本发明属于机器人机械系统设计领域，特别是涉及一种螺旋碟片式柔性关节。

背景技术

弹性元件常被用于机器人机械系统的设计中，例如在刚性关节中加入串联弹性元件，不仅能降低冲击载荷对机器人关节器件的不良影响，还能提升关节的柔顺输出性能。足式机器人在工作中常面临足端与外界接触碰撞的工况，在足式机器人脚踝处加入柔性关节有利于减小碰撞带来的瞬时冲击，同时具有一定弯曲刚度的柔性关节能仿照生物运动时与地面交互的过程，在触地时自动调整足底与地面的相对姿态，从而提升机器人的运动性能。

以往同类型的柔性关节通常采用切口式、蜂巢式等结构，具有一定的缓冲和姿态调节能力，但是现有的足式机器人足端与地面交互过程中不能进行缓冲和足底姿态自适应调整，并且承载能力低、加工困难以及体积庞大。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种螺旋碟片式柔性关节,以解决现有的足式机器人足端与底面交互过程中不能进行缓冲和足底姿态自适应调整的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种螺旋碟片式柔性关节，包括两个连接座、正螺旋碟片以及反螺旋碟片，所述正螺旋碟片和反螺旋碟片交叉设置，相互交叉设置的正螺旋碟片和反螺旋碟片为一组，所述正螺旋碟片和反螺旋碟片的螺旋起始端安装在其中一个连接座上，所述正螺旋碟片和反螺旋碟片的螺旋终止端安装在另一个连接座上。

更进一步的，两个连接座内设置有两组交叉设置的正螺旋碟片和反螺旋碟片。

更进一步的，所述正螺旋碟片和反螺旋碟片的两端设置有安装平面，所述正螺旋碟片上的安装平面与反螺旋碟片上的安装平面对接后呈平面设置。

更进一步的，所述正螺旋碟片与反螺旋碟片皆通过安装平面上安装有固定螺栓与连接座连接。

更进一步的，所述正螺旋碟片上均布有两个翘曲部件，所述反螺旋碟片上均布有两个让位槽，所述翘曲部件与让位槽咬合连接。

更进一步的，所述翘曲部件上有固定孔，所述固定孔内设置有螺栓。

更进一步的，所述正螺旋碟片和反螺旋碟片的材质皆采用弹簧钢。

更进一步的，所述正螺旋碟片和反螺旋碟片的横截面为等腰梯形。

更进一步的，所述柔性关节的中心位置开设有通孔。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明采用螺旋碟片作为弹性元件，承载能力更大，同时能使柔性关节具备合适的弯曲刚度，进而能自适应的调整关节两端连接座的相对姿态。

2.本发明中的螺栓碟片采用对称交错的安装方式，结构更加紧凑，增加了柔性关节弯曲变形时的稳定性。

3.本发明的螺旋碟片的横截面为等腰梯形截面，更截面内侧厚度大于外侧厚度，使柔性关节具备轴向的大承载能力和横向的变刚度弯曲特性。

4.本发明的柔性关节具备轴向和横向变形的自由度，由于采用螺旋碟片，在受外载时，关节的轴向具备较大的缓冲能力。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明所述的一种螺旋碟片式柔性关节的结构示意图；

图2为本发明所述的连接座的示意图；

图3为本发明所述的正螺旋碟片的示意图；

图4为本发明所述的反螺旋碟片的示意图；

图5为正螺旋碟片与反螺旋碟片的连接示意图；

图6为螺栓碟片横截面的示意图。

1-连接座，2-正螺旋碟片，3-反螺旋碟片，4-安装平面，5-翘曲部件，6-让位槽，7-横截面。

具体实施方式

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、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，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。

参见图1-6说明本实施方式，一种螺旋碟片式柔性关节，包括两个连接座1、正螺旋碟片2以及反螺旋碟片3，所述正螺旋碟片2和反螺旋碟片3交叉设置，相互交叉设置的正螺旋碟片2和反螺旋碟片3为一组，所述正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的螺旋起始端安装在其中一个连接座1上，所述正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的螺旋终止端安装在另一个连接座1上，两个连接座1内设置有两组交叉设置的正螺旋碟片2和反螺旋碟片3，所述正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的两端设置有安装平面4，所述正螺旋碟片2上的安装平面4与反螺旋碟片3上的安装平面4对接后呈平面设置，所述正螺旋碟片2与反螺旋碟片3皆通过安装平面4上安装的固定螺栓与连接座1连接，所述正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的材质皆采用弹簧钢。

首先连接座1位于柔性关节的两端，作为螺旋碟片的固定基座以及用于连接关节外部的其他零部件，正螺旋碟片2和反螺旋碟片3作为弹性元件，通过安装平面4上的固定螺栓与连接座1连接，每个关节里面设有两组交叉设置的正螺旋碟片2和反螺旋碟片3，本实施例采用两组相互交叉设置的正螺旋碟片2和反螺旋碟片3，呈现双螺旋的形状。该柔性关节采用螺旋碟片作为弹性元件，承载能力更大，同时能使柔性关节具备合适的弯曲刚度，进而能自适应的调整关节两端连接座的相对姿态，并且螺旋碟片采用对称交错的安装方式，结构更加紧凑，增加了柔性关节弯曲变形时的稳定性。该柔性关节具备轴向和横向变形的自由度，由于采用螺旋碟片，在受外载时，关节的轴向具备较大的缓冲能力。

其中，由图2所示，连接座1整体为中心开有通孔的圆盘，盘面上有用于安装螺旋碟片的螺纹孔，同时还设有安装孔位，用于连接其他零部件。

进一步的，所述正螺旋碟片2上均布有两个翘曲部件5，所述反螺旋碟片3上均布有两个让位槽6，所述翘曲部件5与让位槽6咬合连接，所述翘曲部件5上有固定孔，所述固定孔内设置有螺栓，所述正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的横截面7为等腰梯形。

由图3-5所示，正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的俯视图皆为扇形，正螺旋碟片2的横截面7从底部开始，沿逆时针方向旋转上升，构成该碟片的基本形状，其中旋转的角度为270°，上升的高度为关节外径的1/2到1/3，反螺旋碟片3的横截面7从底部开始，为沿顺时针方向螺旋上升的形式，旋转角度和上升高度与正螺旋碟片2一致，正螺旋碟片2靠内孔的一侧以切割和钣金的方式加工出翘曲部件5，反螺旋碟片3靠外径的一侧切割出让位槽6，并且翘曲部件5与让位槽6相互咬合连接，然后通过螺栓将两者的连接位置固定，翘曲部件5可以使不同形状的碟片能交错安装，还可以用作补强片，上面开设有固定孔，可以用螺栓将正螺旋碟片2和反螺旋碟片3的交错位置固定。

进一步的，所述柔性关节的中心位置开设有通孔，用作布置缆线。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (9)

1.一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：包括两个连接座(1)、正螺旋碟片(2)以及反螺旋碟片(3)，所述正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)交叉设置，相互交叉设置的正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)为一组，所述正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)的螺旋起始端安装在其中一个连接座(1)上，所述正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)的螺旋终止端安装在另一个连接座(1)上。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：两个连接座(1)内设置有两组交叉设置的正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)。

3.根据权利要求1所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)的两端设置有安装平面(4)，所述正螺旋碟片(2)上的安装平面(4)与反螺旋碟片(3)上的安装平面(4)对接后呈平面设置。

4.根据权利要求3所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述正螺旋碟片(2)与反螺旋碟片(3)皆通过安装平面(4)上安装的固定螺栓与连接座(1)连接。

5.根据权利要求1所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述正螺旋碟片(2)上均布有两个翘曲部件(5)，所述反螺旋碟片(3)上均布有两个让位槽(6)，所述翘曲部件(5)与让位槽(6)咬合连接。

6.根据权利要求5所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述翘曲部件(5)上有固定孔，所述固定孔内设置有螺栓。

7.根据权利要求1所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)的材质皆采用弹簧钢。

8.根据权利要求1所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述正螺旋碟片(2)和反螺旋碟片(3)的横截面(7)为等腰梯形。

9.根据权利要求1所述的一种螺旋碟片式柔性关节，其特征在于：所述柔性关节的中心位置开设有通孔。

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