CN218747824U - 离合型单向关节驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种离合型单向关节驱动机构，主要由底板组件、活动齿条机构和驱动电机组成。驱动电机输出的动力经传动齿轮传递给丝杆和状态调整齿轮，与螺母固定连接的关节齿条用于驱动关节齿轮，关节齿轮固定在相邻关节支架上，带动关节转动。采用丝杆推动齿条进而带动关节旋转的方式，增大对关节的驱动力。滑动支架装在底板组件上，可沿槽移动，底板组件与一个关节支架固接在一起。底板组件上的齿条两端为啮合齿轮的转动保持位，在驱动电机作用下，当需要主动控制关节时关节驱动机构进入配合、不需要对关节主动控制时退出配合状。

Description

离合型单向关节驱动机构

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，涉及一种机器人关节驱动机构。

背景技术

在机器人领域，关节的灵活性和可靠性是影响机器人性能的重要指标。在需要机器人关节具有被动适应环境的能力时，通常依靠弹性元件起主要作用。目前市面上的主动关节驱动机构，关节驱动电机与被控关节始终保持连接状态，电机和减速器对弹性元件的正常工作产生阻碍，在负载较大的场合，需要电机提供的扭矩更大，电机在断电状态下的阻力也大，严重时会导致关节失去被动适应能力。

实用新型内容

本实用新型提供了一种离合型的机器人关节驱动机构，主要目的在于提高机器人关节的被动环境适应能力，消除关节驱动机构阻力对关节转动的影响，解决现有技术中存在的无法兼顾主动控制时提高关节驱动扭力、不需主动控制时降低关节阻力的问题。

为实现上述目的，本实用新型采用一种离合型单向关节驱动机构的方案，主要包括底板组件、活动齿条机构和驱动电机。底板组件固定于关节支架之一，关节齿轮固定于另一个关节支架，通过丝杆推动螺母带动齿条移动，进而带动关节齿轮驱动关节旋转。

在本实用新型提供的一个实例中，所述底板组件包括U形底板、压缩弹簧、弹簧固定块和固定齿条，所述固定齿条两端设计啮合齿轮的转动保持位。

在本实用新型提供的一个实例中，所述活动齿条机构主要包括滑动支架、传动螺母、丝杆、状态调整齿轮和关节齿条，丝杆通过轴承装于滑动支架，丝杆两端固定装配有状态调整齿轮，与丝杆同步旋转，关节齿条固定于传动螺母上，与螺母同步平行移动。

本实用新型提供的离合型单向关节驱动机构，其特征在于，为保证关节齿条与齿轮进入啮合时轮齿不干涉，所述的关节齿条和关节齿轮的侧均设计有用于导向的倒角，且关节齿条和关节齿轮间预留有一个齿距的间隙，用于调整齿轮与齿条的相对位置，确保进入啮合状态的动作顺利。

本实用新型提供的离合型关节驱动机构工作原理如下：当状态调整齿轮处于关节驱动机构的配合保持位时，若丝杆带动直齿轮逆时针旋转，无齿条可啮合，状态调整齿轮空转，使机构保持在此位置，丝杆推动螺母使关节齿条驱动关节齿轮，实现控制关节的目的；丝杆带动直齿轮顺时针旋转时，在压缩弹簧和状态调整齿轮与固定齿条啮合的作用下，齿轮相邻两齿间的间隙为状态调整齿轮与固定齿条啮合提供了机会，向脱离保持位移动，直至运动到脱离保持位。当状态调整齿轮位于关节驱动机构的脱离保持位时，机构运动与处于啮合保持位相反，丝杆带动直齿轮顺时针旋转时，状态调整齿轮处于空转状态，无法与固定齿条啮合，可用于调整螺母位置；丝杆带动直齿轮逆时针旋转时，在压缩弹簧和状态调整齿轮与固定齿条啮合的作用下，向啮合保持位移动。关节的复位依靠弹性元件变形来实现。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通一个驱动电机，可实现关节驱动机构进入和退出与关节的配合，且实现当需要主动控制关节时关节驱动机构进入配合、不需要对关节主动控制时退出配合状态，避免电机对关节的被动适应性能产生阻碍，确保关节转动的灵活自如。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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是本实用新型实施例提供的离合型单向关节驱动机构的结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的离合型单向关节驱动机构的仰视图；

图3是本实用新型实施例提供的离合型单向关节驱动机构的俯视图；

图4是本实用新型实施例提供的离合型单向关节驱动机构的侧视图。

图中：1-关节支架1,2-关节齿轮，3-关节齿条，4-滑动支架，5-状态调整齿轮，6-固定齿条，7-弹簧固定块，8-传动螺母，9-关节支架2,10-驱动电机， 11-压缩弹簧，12-丝杆，13-U形底板。

具体实施方式

为了使本实用新型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，对本实用新型进行进一步详细说明。显然，本实用新型公开的实施例只是用于帮助阐述，不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

请参阅图1-4，本实用新型提供的一种离合型单向关节驱动机构，主要包括底板组件、活动齿条机构和驱动电机10，底板组件与关节支架固接在一起，活动齿条机构装在底板组件上。

所述底板组件主要包括U形底板13、压缩弹簧11、弹簧固定块7和固定齿条6，U形底板13和弹簧固定块7各装有一个弹簧，底板的两侧各装有一个固定齿条6，固定齿条6两端设计有状态调整齿轮5的转动保持位，齿条上至少有一个齿的齿形完整，弹簧固定块7通过螺钉固定在U形底板13上。所述活动齿条机构主要包括滑动支架4、传动螺母8、丝杆12、状态调整齿轮5和关节齿条3，所述的关节齿条3和关节齿轮2间预留有一个齿距的间隙，且齿的侧面均设计有用于导向的倒角。丝杆通过轴承装于滑动支架4，丝杆12两端固定装配有状态调整齿轮5，关节齿条3固定于传动螺母8上。

本实例中，驱动电机10固定于滑动支架4上，随滑动支架4沿U形底板(13) 的沟槽型轨道移动。

较佳地，通过丝杆螺母带动齿条驱动大齿轮的方案，亦可采用经设计的蜗轮蜗杆形式，能减少零部件数量、缩小机构尺寸。注意，为保证蜗杆与涡轮在进入啮合与脱离啮合时顺畅平稳，需设计导向结构。

较佳地，因涡轮蜗杆间沿涡轮轴线方向移动不易实现，可采用增加一对直齿轮的方案。其中一个直齿轮与被控关节支架固连，另一个直齿轮同蜗轮蜗杆机构一起装配于滑动机构上。由滑动机构带动直齿轮进入或退出与固定在关节支架上的齿轮的配合，提升齿轮进入啮合与退出啮合的可靠性，由蜗轮蜗杆代替齿轮齿条，解决本实例中需要较长齿条的问题，缩小关节驱动机构的空间尺寸。

Claims (5)

1.离合型单向关节驱动机构，其特征在于，主要包括底板组件、活动齿条机构和驱动电机(10)，底板组件与关节支架固接在一起，活动齿条机构装在底板组件上，驱动电机(10)装在活动齿条机构上。

2.根据权利要求1所述的离合型单向关节驱动机构，其特征在于，所述底板组件主要包括U形底板(13)、压缩弹簧(11)、弹簧固定块(7)和固定齿条(6)，U形底板(13)和弹簧固定块(7)各装有一个压缩弹簧(11)，底板两侧装有固定齿条(6)。

3.如权利要求1所述的离合型单向关节驱动机构，其特征在于，所述活动齿条机构主要包括滑动支架、传动螺母(8)、丝杆(12)、状态调整齿轮(5)和关节齿条(3)，丝杆(12)通过轴承装于滑动支架(4)，丝杆(12)两端固定装配有状态调整齿轮(5)，关节齿条(3)固定于传动螺母(8)上。

4.如权利要求2所述的离合型单向关节驱动机构，其特征在于，所述固定齿条(6)两端设计啮合齿轮的转动保持位，关节齿条(3)上齿形完整的齿的数量至少为一个。

5.如权利要求3所述的离合型单向关节驱动机构，其特征在于，所述的关节齿条(3)和关节齿轮(2)的侧面均设计有用于导向的倒角，并且关节齿条(3)和关节齿轮(2)间预留有一个齿距的间隙。

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