具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组

本发明涉及机器人关节，特别涉及一种具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组。

背景技术：

1、具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组是机器人的核心部件，通过模块化的关节模组，可实现快速搭建和故障关节更换。具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组的性能直接影响到机器人的运动性能，现有的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组通常采用电磁制动器抱闸或摩擦片制动，存在刚性冲击、抱闸定位效果不好、电机轴存在自由活动角度、关节启停有晃动以及摩擦产生大量热量的问题。

2、同时，传统机器人关节由于采用刚性制动，无法实现关节自适应控制，而且负载自重比低、功耗高，受到外界负载冲击时无缓冲减震，导致稳定性差、可靠性低。因此，亟需一种能柔性制动、无制动间隙、负载自重比大、功耗低、控制简单的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，该具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组具有智能缓冲和减震功能、具有高稳定性和可靠性。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，所述具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组包括：

3、电机，所述电机具有输出轴；

4、阻尼器，所述阻尼器包括：

5、壳体，所述壳体沿所述输出轴的轴向延伸，且一端与所述电机连接，所述壳体内设有励磁线圈；

6、转动轴，所述转动轴位于所述壳体内且沿轴向的两端分别为输入端和输出端，所述输入端与所述输出轴连接；

7、转子，所述转子为环状且套设于所述转动轴外，所述转子位于所述壳体内且与所述壳体内壁间隔形成封闭的凹腔；

8、磁流变弹性体，所述磁流变弹性体位于所述凹腔内；

9、减速器，所述减速器包括：

10、波发生器，所述波发生器与所述转动轴的所述输出端连接；

11、柔性轴承，所述柔性轴承套设于所述波发生器外；

12、柔轮，所述柔轮套设于所述柔性轴承外且所述柔轮的径向外侧设有外齿，所述外齿沿所述柔轮的周向排列；

13、交叉滚子轴承，所述交叉滚子轴承包括：

14、内圈，所述内圈套设于所述柔轮外并与所述壳体的另一端连接，所述内圈的径向内侧设有与所述外齿配合的内齿；以及

15、外圈，所述外圈套设于所述内圈外并与所述内圈可转动连接；

16、输出端法兰，所述输出端法兰与所述外圈和所述柔轮连接。

17、在一个实施例中，所述转子沿轴向的两侧分别设有多个套环，多个所述套环同轴且沿径向间隔设置；

18、所述壳体的内壁与所述转子的外表面形状互补且间隔设置。

19、在一个实施例中，所述壳体的内壁与所述转子的外表面的间隔距离范围为0.5mm-1mm。

20、在一个实施例中，所述壳体包括：

21、缸筒，所述缸筒沿轴向延伸，且所述缸筒的内壁与所述转子的径向外表面间隔设置；

22、两个端盖，两个所述端盖沿所述轴向包括依次连接外段、中段和内段，两个所述端盖的所述外段均为环状且分别与所述缸筒的两端连接，两个所述端盖的内段分别与所述转子沿轴向的外表面互补并间隔预设距离；

23、两组励磁线圈分别缠绕至两个端盖的所述中段且相对于所述转子沿轴向对称设置。

24、在一个实施例中，所述转子环套于所述转动轴沿轴向的中间部位；

25、所述具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组还包括传感器组件，所述传感器组件包括：

26、应变片，所述应变片与所述转动轴连接且位于所述转动轴沿轴向的中间部位；

27、滑环，所述滑环包括：

28、滑环转子，所述滑环转子环套于所述输出轴并与所述应变片电连接；

29、滑环定子，所述滑环定子连接至所述电机并环套于所述输出轴，所述滑环定子被设置成可操作地接收所述滑环转子和所述应变片的信息。

30、在一个实施例中，所述转动轴设有凹槽和线槽，所述凹槽由所述转动轴沿轴向的中间部位的外表面凹陷形成，所述线槽的一端与所述凹槽连通，另一端延伸至所述转动轴的输入端；

31、所述应变片安装于所述凹槽内并通过连接线与所述滑环转子连接，所述连接线位于所述线槽内。

32、在一个实施例中，所述电机的端面还设有凸台，所述凸台绕所述输出轴的周向延伸；

33、所述传感器组件还包括连接法兰，所述连接法兰位于所述电机和所述滑环定子之间并与所述电机和所述滑环定子连接，所述连接法兰和所述滑环定子均环套于所述凸台外周。

34、在一个实施例中，所述减速器包括输入端法兰，所述输入端法兰包括：

35、第一法兰，所述第一法兰位于所述壳体和交叉滚子轴承的所述外圈之间并与所述壳体和交叉滚子轴承的所述内圈连接；以及

36、第二法兰，所述第二法兰位于所述转动轴和所述波发生器之间并与所述转动轴和所述波发生器连接，所述第二法兰环设于所述第一法兰的环内。

37、在一个实施例中，所述输出端法兰和所述柔轮一体成型。

38、在一个实施例中，所述柔轮、所述输出端法兰和所述内圈均采用聚醚醚酮基复合材质。

39、在一个实施例中，所述波发生器和所述交叉滚子轴承的所述内圈均采用聚醚醚酮基复合材料。

40、在一个实施例中，所述聚醚醚酮基复合材质包括碳纤维。

41、在一个实施例中，所述聚醚醚酮基复合材质中碳纤维含量为5％-30％。

42、在一个实施例中，所述聚醚醚酮基复合材质包括碳纤维、石墨和聚四氟乙烯。

43、在一个实施例中，还包括：

44、信息采集与转换装置，所述信息采集与转换装置与所述滑环定子电连接，并可接受所述应变片的信息；

45、控制器，所述控制器与所述信息采集与转换装置和所述励磁线圈电连接，并可接受所信息采集与转子装置的信号，还可以控制所述励磁线圈的电流。

技术特征：

1.一种具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述转子沿轴向的两侧分别设有多个套环，多个所述套环同轴且沿径向间隔设置；

3.根据权利要求2所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述壳体的内壁与所述转子的外表面的间隔距离范围为0.5mm-1mm。

4.根据权利要求2所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述壳体包括：

5.根据权利要求1所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述转子环套于所述转动轴沿轴向的中间部位；

6.根据权利要求5所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述转动轴设有凹槽和线槽，所述凹槽由所述转动轴沿轴向的中间部位的外表面凹陷形成，所述线槽的一端与所述凹槽连通，另一端延伸至所述转动轴的输入端；

7.根据权利要求5所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述电机的端面还设有凸台，所述凸台绕所述输出轴的周向延伸；

8.根据权利要求1所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述减速器包括输入端法兰，所述输入端法兰包括：

9.根据权利要求1所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述输出端法兰和所述柔轮一体成型。

10.根据权利要求1所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述柔轮、所述输出端法兰和所述内圈均采用聚醚醚酮基复合材质。

11.根据权利要求10所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述波发生器和所述交叉滚子轴承的所述内圈均采用聚醚醚酮基复合材料。

12.根据权利要求10所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述聚醚醚酮基复合材质包括碳纤维。

13.根据权利要求10所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述聚醚醚酮基复合材质中碳纤维含量为5％-30％。

14.根据权利要求10所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，所述聚醚醚酮基复合材质包括碳纤维、石墨和聚四氟乙烯。

15.根据权利要求5所述的具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，其特征在于，还包括：

技术总结
本发明公开了一种具有智能柔性缓冲功能的机器人传动关节模组，包括电机、阻尼器和减速器，电机具有输出轴；阻尼器包括壳体、转动轴、转子和磁流变弹性体。壳体的一端与电机连接；转动轴位于壳体内。转动轴的输入端与输出轴连接；转子为环状且套设于转动轴外，转子位于壳体内且于壳体内壁间隔形成封闭的凹腔；磁流变弹性体填充于凹腔内；减速器包括波发生器、柔性轴承、柔轮和交叉滚子轴承，波发生器与转动轴的输出端连接；柔性轴承套设于波发生器外；柔轮套设于柔性轴承外且设有外齿，外齿沿柔轮的周向排列；交叉滚子轴承包括内圈和外圈，内圈设有与外齿配合的内齿且套设于柔轮外，内圈与壳体的另一端连接，外圈套设于内圈外并与内圈可转动连接。

技术研发人员：吕宏展,江宇,杨海
受保护的技术使用者：东华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13