刚性驱动、柔顺调控的自适应机器人关节的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及机器人领域，尤其是一种机器人关节。
【背景技术】
[0002]目前，机器人的转动关节驱动原理主要包括两类。一类是通过电机驱动，通过齿轮、绳索、滑轮等传动，这类关节具有较好的刚性及被动柔性，但是不具备主动柔性；另一类是通过流体驱动，这类关节具有较好的主动柔性，但是刚性表现不足。然而，机器人尤其是机器人灵巧手在进行抓、握操作时，一方面需要其根据抓、握对象的不同保持足够的抓持力，并根据需要实时调整抓持力；另一方面又需要其具有较好的主动柔性来保证其本质安全性，同时还要保证被抓、握对象的安全性、舒适性。这就要求机器人仿人灵巧手需要同时具备刚性、被动柔性、主动柔性三种特性。
【发明内容】
[0003]为了克服已有机器人关节的无法同时具备刚性、被动柔性、主动柔性的不足，本发明提供一种同时具备刚性、被动柔性、主动柔性的刚性驱动、柔顺调控的自适应机器人关
-K-T。
[0004]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
[0005]一种刚性驱动、柔顺调控的自适应机器人关节，该关节位于机器人的前杆和后杆的连接处，所述自适应机器人关节包括磁流变柔顺控制器和磁控变刚度驱动器，
[0006]所述磁流变柔顺控制器包括密封腔体、第一齿轮、第二齿轮和电磁线圈，所述密封腔体内填充磁流变液，所述密封腔体内设置第一齿轮和第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合，所述第一齿轮的第一齿轮轴、第二齿轮的第二齿轮轴均分别伸出所述密封腔体，所述密封腔体的侧边安装用以改变密封腔体内磁场强度的电磁线圈，所述第一齿轮轴固定安装在所述前杆的下部；
[0007]所述磁控变刚度驱动器包括电机、旋转磁铁摩擦片、离合器腔体、弹簧、弹簧端摩擦片和离合器传动轴，所述电机固定安装在所述后杆内，所述电机的输出轴上安装所述旋转磁铁摩擦片，所述旋转磁铁摩擦片为具有调节磁场强度功能的旋转电磁铁，所述旋转磁铁摩擦片与弹簧端摩擦片正对，所述弹簧端摩擦片与离合器传动轴一端连接，所述离合器传动轴的中部安装在离合器腔体上，靠近弹簧端摩擦片侧的离合器传动轴上套装弹簧，所述弹簧一端连接在离合器腔体内，所述弹簧的另一端与弹簧端摩擦片连接；所述离合器传动轴的另一端安装第一伞轮；
[0008]所述第二齿轮轴固定在所述后杆的上部，所述第二齿轮轴与所述离合器传动轴呈相互垂直，所述第二齿轮轴上安装第二伞轮，所述第二伞轮与所述第一伞轮啮合。
[0009]进一步，所述前杆的下部开有下凹槽，所述密封腔体的上部伸入所述下凹槽内，所述电磁线圈位于下凹槽底部。
[0010]再进一步，所述后杆的上部开有上凹槽，所述电机位于所述上凹槽的底部，所述离合器腔体位于上凹槽的中部，所述第二齿轮轴位于所述上凹槽的上部。
[0011]更进一步，所述离合器腔体的下部设有开口朝下的圆柱形槽，所述圆柱形槽的内径比所述旋转磁铁摩擦片、弹簧端摩擦片大，所述旋转磁铁摩擦片和弹簧端摩擦片大小相等，所述旋转磁铁摩擦片、弹簧端摩擦片和弹簧依次位于所述圆柱形槽内。
[0012]本发明的有益效果主要表现在:同时具备刚性、被动柔性、主动柔性的刚性驱动、柔顺调控。
【附图说明】
[0013]图1是刚性驱动、柔顺调控的自适应机器人关节的结构图。
[0014]图2是自适应机器人关节弯曲工作状态示意图。
[0015]图3是磁流变柔顺控制器的结构示意图。
[0016]图4是磁控变刚度驱动器的结构示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本发明作进一步描述。
[0018]参照图1?图4，一种刚性驱动、柔顺调控的自适应机器人关节，该关节位于机器人的前杆I和后杆2的连接处，所述自适应机器人关节包括磁流变柔顺控制器和磁控变刚度驱动器，
[0019]所述磁流变柔顺控制器包括密封腔体3、第一齿轮4、第二齿轮5和电磁线圈6，所述密封腔体3内填充磁流变液7，所述密封腔体I内设置第一齿轮4和第二齿轮5，所述第一齿轮4和第二齿轮5啮合，所述第一齿轮4的第一齿轮轴8、第二齿轮5的第二齿轮轴9均分别伸出所述密封腔体，所述密封腔体3的侧边安装用以改变密封腔体内磁场强度的电磁线圈6，所述第一齿轮轴8固定安装在所述前杆I的下部；
[0020]所述磁控变刚度驱动器包括电机10、旋转磁铁摩擦片11、离合器腔体12、弹簧13、弹簧端摩擦片14和离合器传动轴15，所述电机10固定安装在所述后杆2内，所述电机10的输出轴上安装所述旋转磁铁摩擦片11，所述旋转磁铁摩擦片11为具有调节磁场强度功能的旋转电磁铁，所述旋转磁铁摩擦片11与弹簧端摩擦片12正对，所述弹簧端摩擦片12与离合器传动轴15 —端连接，所述离合器传动轴15的中部安装在离合器腔体12上，靠近弹簧端摩擦片侧的离合器传动轴15上套装弹簧13，所述弹簧13 —端连接在离合器腔体12内，所述弹簧13的另一端与弹簧端摩擦片14连接；所述离合器传动轴15的另一端安装第一伞轮16 ；
[0021]所述第二齿轮轴9固定在所述后杆2的上部，所述第二齿轮轴9与所述离合器传动轴15呈相互垂直，所述第二齿轮轴9上安装第二伞轮17，所述第二伞轮17与所述第一伞轮16啮合。
[0022]进一步，所述前杆I的下部开有下凹槽，所述密封腔体3的上部伸入所述下凹槽内，所述电磁线圈6位于下凹槽底部。
[0023]再进一步，所述后杆2的上部开有上凹槽，所述电机10位于所述上凹槽的底部，所述离合器腔体12位于上凹槽的中部，所述第二齿轮轴9位于所述上凹槽的上部。
[0024]更进一