圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種仿生驅(qū)動(dòng)器，一般用于機(jī)器人領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人與人或環(huán)境交互時(shí)，需要力控制技術(shù)。當(dāng)前，機(jī)器人的力控制技術(shù)有:1.主動(dòng)力控制技術(shù)，通過(guò)控制算法以及傳感器信息來(lái)決定機(jī)器人關(guān)節(jié)的輸入，使機(jī)器人對(duì)人或外部環(huán)境產(chǎn)生合適的輸出力。2.被動(dòng)力控制技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)彈性機(jī)構(gòu)緩沖對(duì)外界的作用力。
[0003]驅(qū)動(dòng)器是一種將其他形式的能量轉(zhuǎn)化為力、力矩、速度或者轉(zhuǎn)速的一種設(shè)備或機(jī)械裝置。機(jī)器人驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具備以下幾方面特點(diǎn):首先應(yīng)該重量輕，輸出功率大，能夠擁有很高的能量密度，并且成本低。另外，與人或環(huán)境的交互過(guò)程中，擁有很好的力輸出精度和較低的阻抗，以確保人的安全或環(huán)境不會(huì)受到破壞。最后，機(jī)器人在工作狀態(tài)下，由于碰撞所產(chǎn)生的沖擊能量應(yīng)當(dāng)通過(guò)一定的結(jié)構(gòu)傳遞到驅(qū)動(dòng)器中來(lái)提高機(jī)器人的抗沖載荷能力，避免機(jī)器人受到損傷。
[0004]現(xiàn)階段，機(jī)器人力控制裝置主要分為以下三類:直接驅(qū)動(dòng)裝置、齒輪驅(qū)動(dòng)裝置、繩索驅(qū)動(dòng)裝置。這些裝置本身具有各自的不足。例如:齒輪減速裝置，將電動(dòng)機(jī)自身的高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換為機(jī)器人所需要的低轉(zhuǎn)速、高轉(zhuǎn)矩。齒輪驅(qū)動(dòng)裝置往往存在著摩擦、齒輪間隙等非線性因素，并且增大了負(fù)載端的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使驅(qū)動(dòng)器整體力輸出精度降低，抗沖擊能力下降。因此，研制出高能量密度，適應(yīng)高帶寬變化的力以及保持其穩(wěn)定性的驅(qū)動(dòng)器越來(lái)越受到重視，是機(jī)器人技術(shù)重點(diǎn)研究的領(lǐng)域之一。
[0005]傳統(tǒng)的串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，多采用扭簧直接串聯(lián)于電機(jī)與負(fù)載之間，扭簧本身的能量密度偏低，力矩輸出能力相對(duì)較小，使得其在機(jī)器人領(lǐng)域的應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供能量密度更高，力矩輸出能力更大的圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器。
[0007]本發(fā)明提供的圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，包括電機(jī)底座，電機(jī)底座上安裝伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤與外圓盤固定連接在一起，外圓盤的另一側(cè)設(shè)置有一個(gè)內(nèi)圓盤，外圓盤與內(nèi)圓盤之間安裝有三根彈簧(彈簧通過(guò)掛鉤掛在內(nèi)外圓盤的安裝柱上)，內(nèi)圓盤的另一側(cè)通過(guò)聯(lián)軸器與編碼器固定連接，編碼器安裝在編碼器底座上，編碼器底座的外側(cè)作為驅(qū)動(dòng)器輸出端，用于連接負(fù)載;伺服電機(jī)的力矩最終通過(guò)彈簧傳遞至驅(qū)動(dòng)輸出端，帶動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，能量密度高、輸出力矩大，便于實(shí)際應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域中。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明的實(shí)施示意簡(jiǎn)圖。
[0010]圖2是本發(fā)明內(nèi)、外圓盤的實(shí)施示意簡(jiǎn)圖。
[0011]圖1中，I電機(jī)底座，2伺服電機(jī)，3外圓盤，4彈簧，5內(nèi)圓盤，6聯(lián)軸器，7編碼器、8編碼器底座。
[0012]圖2中，I外圓盤，2內(nèi)圓盤，3彈簧。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)的描述
[0014]結(jié)合圖1-2，本發(fā)明是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)2通過(guò)四個(gè)螺絲固定在電機(jī)底座I中，伺服電機(jī)輸出端法蘭盤通過(guò)兩個(gè)螺絲安裝在外圓盤3上，三根彈簧4通過(guò)掛鉤掛在內(nèi)圓盤5和外圓盤3上設(shè)置的安裝柱上(圖中略)，內(nèi)圓盤5和編碼器7通過(guò)聯(lián)軸器6連接在一起，同時(shí)編碼器通過(guò)兩個(gè)螺絲固定在編碼器底座8上，編碼器底座外側(cè)同時(shí)作為驅(qū)動(dòng)器輸出端打有安裝孔用以連接負(fù)載。
[0015]整套串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器的動(dòng)力傳遞過(guò)程為:動(dòng)力源為伺服電機(jī)2，伺服電機(jī)2的法蘭盤與外圓盤3固定在一起，這樣，伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)外圓盤3—起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圓盤3上的掛鉤會(huì)拉伸彈簧4，彈簧4的另一側(cè)掛接在內(nèi)圓盤5上，這樣，彈簧便會(huì)拉動(dòng)內(nèi)圓盤5運(yùn)動(dòng)，通過(guò)聯(lián)軸器6帶動(dòng)編碼器7—同轉(zhuǎn)動(dòng)，編碼器7的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶動(dòng)編碼器底座8連同固定在其上的負(fù)載一起轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)，編碼器測(cè)得的是內(nèi)、外圓盤的轉(zhuǎn)動(dòng)角度之差。
[0016]綜上所述，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，并且可以充分保護(hù)驅(qū)動(dòng)器，提高抗沖擊載荷的能力。而且重量較輕，經(jīng)濟(jì)性好。另外，通過(guò)對(duì)彈簧剛度系數(shù)的優(yōu)化分析，可以根據(jù)實(shí)際需求選擇彈簧，以達(dá)到符合機(jī)器人作業(yè)要求的輸出阻尼和輸出帶寬。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，其特征是:該驅(qū)動(dòng)器包括伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤與外圓盤固定連接在一起，夕卜圓盤另一側(cè)設(shè)置有一個(gè)內(nèi)圓盤，夕卜圓盤與內(nèi)圓盤之間安裝有三根彈簧，內(nèi)圓盤的另一側(cè)通過(guò)聯(lián)軸器與編碼器固定連接，編碼器安裝在編碼器底座上，編碼器底座的外側(cè)作為驅(qū)動(dòng)器輸出端用于連接負(fù)載，伺服電機(jī)的力矩最終通過(guò)彈簧傳遞至驅(qū)動(dòng)器輸出端，帶動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，其特征在于伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致內(nèi)、夕卜圓盤產(chǎn)生相對(duì)角度差，從而引起彈簧的形變。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，其特征在于編碼器底座外側(cè)用于根據(jù)實(shí)際需求安裝不同的負(fù)載。
【專利摘要】一種圓盤式串聯(lián)彈性驅(qū)動(dòng)器，包括電機(jī)底座，電機(jī)底座上安裝伺服電機(jī)，伺服電機(jī)通過(guò)法蘭盤與外圓盤固定連接在一起，外圓盤的另一側(cè)設(shè)置有一個(gè)內(nèi)圓盤，外圓盤與內(nèi)圓盤之間安裝有三根彈簧，內(nèi)圓盤的另一側(cè)通過(guò)聯(lián)軸器與編碼器固定連接，編碼器安裝在編碼器底座上，編碼器底座的外側(cè)作為驅(qū)動(dòng)器輸出端；電機(jī)的力矩最終通過(guò)彈簧傳遞至驅(qū)動(dòng)器輸出端，帶動(dòng)負(fù)載產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明是一種新型高能量密度、模塊化、具有仿生特征的彈性驅(qū)動(dòng)器，為設(shè)計(jì)一種具有本質(zhì)安全特性、力輸出精度高、力矩輸出大、具有關(guān)節(jié)緩沖能力的串聯(lián)彈性臂提供技術(shù)基礎(chǔ)，具有很高的研究?jī)r(jià)值和廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B25J9/12
【公開(kāi)號(hào)】CN105500368
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510934164
【發(fā)明人】劉景泰, 孫雷, 王萌, 尹偉, 董帥
【申請(qǐng)人】南開(kāi)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月15日