一种机器人关节变刚度执行器的制作方法

本实用新型涉及机器人技术领域，具体为一种机器人关节变刚度执行器。

背景技术：

随着科技的不断发展，自动化生产越来越普遍，使用机器人代替人工进行操作能够进行很多精密的活动，并且具有更高的稳定性，但是传统机器人的动作相对笨重，机器人的关节部位需要具有柔性才能使机器人完成柔顺的动作，使用气压驱动机器人，可以具有较高的柔性，但是相应的其刚度不够支撑进行高强度的动作，一般在转动轴上添加制动器来改变机器人关节的刚度，但是目前的驱动装置过于简单，制动力不强，刚度提升有限，难以适应需要高承载力的工作，为此本实用新型提出一种机器人关节变刚度执行器用于解决上述问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种机器人关节变刚度执行器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种机器人关节变刚度执行器，包括第一转动臂，所述第一转动臂上固定安装有转轴，且转轴上转动安装有第二转动臂，所述第一转动臂上铰接有气缸，且气缸另一端铰接在第二转动臂上，所述转轴内安装有驱动轴，且驱动轴上固定安装有齿轮，所述齿轮配合连接有齿条，且齿条滑动安装在滑杆上，所述齿条上铰接有转动杆，且转动杆连接有销轴，且转动杆上固定安装有滚轮，所述转轴上开设有滑槽，且滑槽内滑动连接有制动块，所述制动块上固定安装有摩擦片。

优选的，所述转轴为开设有空腔的圆柱轴，空腔内设置有端面，且端面上通过轴承安装有驱动轴，所述驱动轴通过伺服电机驱动。

优选的，所述齿条数量为两个，分别设置在齿轮的两侧，且齿轮通过平键连接在驱动轴上，所述转动杆一端铰接在齿条的中间位置，另一端安装有滚轮，所述销轴固定安装在转轴内部的端面上，且转动杆转动连接在销轴上，且销轴安装位置靠近滚轮。

优选的，所述制动块为扇形，滑动安装在扇形的滑槽内，且滚轮与制动块底面接触，所述摩擦片覆盖安装在制动块的上表面。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1.气压驱动转动臂的运动，具有较高的柔性，通过齿轮齿条的配合，可以使转动杆绕着销轴转动，销轴上连接的滚轮推动制动块运动，制动块上设置的摩擦片与第二转动臂接触产生摩擦阻力，从而提升关节刚度，刚度的调节通过驱动轴的定角度转动来进行，快速准确；

2.转动轴的转动遵循杠杆原理，将电机产生的驱动力放大，从而产生更好的制动能力，因此装置可以采用小功率的电机作为动力，从而缩小关节所需的尺寸，使用更加灵活。

附图说明

图1为本实用新型整体示意图；

图2为本实用新型转轴内部结构示意图；

图3为本实用新型装配示意图。

图中：第一转动臂1、第二转动臂2、气缸3、转轴4、驱动轴5、齿轮6、滑杆7、齿条8、转动杆9、销轴10、滚轮11、滑槽12、制动块13、摩擦片14。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅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他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1至图3，本实用新型提供一种技术方案：一种机器人关节变刚度执行器，包括第一转动臂1，所述第一转动臂1上固定安装有转轴4，且转轴4上转动安装有第二转动臂2，第二转动臂2为工作手臂，第一转动臂1和第二转动臂2连接处形成机器人关节，所述第一转动臂1上铰接有气缸3，且气缸3另一端铰接在第二转动臂2上，通过气缸3的伸缩来驱动第二转动臂2的转动，所述转轴4内安装有驱动轴5，且驱动轴5上固定安装有齿轮6，所述齿轮6配合连接有齿条8，且齿条8滑动安装在滑杆7上，滑杆7通过螺钉固定安装在转轴4内部的端面上，起到了轨道的作用，齿条8上设置有形状匹配的滑槽，从而使齿条8可以在滑杆7上移动，所述齿条8上铰接有转动杆9，且转动杆9连接有销轴10，且转动杆9上固定安装有滚轮11，所述转轴4上开设有滑槽12，且滑槽12内滑动连接有制动块13，所述制动块13上固定安装有摩擦片14。

所述转轴4为开设有空腔的圆柱轴，空腔内设置有端面，类似于竹节结构，空腔主要设置在转轴4上与第二转动臂1上连接的部分，端面为固定在空腔中的圆形板，用来安装相关的零件，且端面上通过轴承安装有驱动轴5，所述驱动轴5通过伺服电机驱动，通过驱动轴5的转动来带动结构运动，从而改变刚度；

所述齿条8数量为两个，分别设置在齿轮6的两侧，且齿轮6通过平键连接在驱动轴5上，所述转动杆9一端铰接在齿条8的中间位置，另一端安装有滚轮11，所述销轴10固定安装在转轴4内部的端面上，且转动杆9转动连接在销轴10上，且销轴10安装位置靠近滚轮11，通过齿轮6转动一定的角度，来带动齿条8的运动，从而使转动杆绕着销轴10转动，根据杠杆原理，通过滚轮11对制动块13施加放大后的驱动力；

所述制动块13为扇形，滑动安装在扇形的滑槽12内，且滚轮11与制动块13底面接触，所述摩擦片14覆盖安装在制动块13的上表面，通过滚轮11挤压制动块13，使得制动块13在滑槽12内移动，摩擦片14与第二转动臂2接触，对第二转动臂2的转动产生摩擦阻力，从而提升关节刚度；

工作原理：使用时，通过气缸可以驱动第二转动臂绕着第一转动臂旋转，从而机器人手臂产生动作，使用气压驱动可以具有较高的柔性，在需要转动关节处具有更高的刚度时，如图2状态下，驱动轴逆时针转动，带动连接的齿条移动，从而使转动杆绕着销轴转动，根据杠杆原理，通过滚轮对制动块施加放大后的驱动力，使得制动块在滑槽内移动，摩擦片与第二转动臂之间压力增加，对第二转动臂的转动产生更大的摩擦阻力，从而提升关节刚度，在齿条位于中间位置时，转动轴竖直，此时刚度达到最大，要减小关节刚度，驱动轴继续转动即可。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：

1.一种机器人关节变刚度执行器，包括第一转动臂（1），其特征在于：所述第一转动臂（1）上固定安装有转轴（4），且转轴（4）上转动安装有第二转动臂（2），所述第一转动臂（1）上铰接有气缸（3），且气缸（3）另一端铰接在第二转动臂（2）上，所述转轴（4）内安装有驱动轴（5），且驱动轴（5）上固定安装有齿轮（6），所述齿轮（6）配合连接有齿条（8），且齿条（8）滑动安装在滑杆（7）上，所述齿条（8）上铰接有转动杆（9），且转动杆（9）连接有销轴（10），且转动杆（9）上固定安装有滚轮（11），所述转轴（4）上开设有滑槽（12），且滑槽（12）内滑动连接有制动块（13），所述制动块（13）上固定安装有摩擦片（14）。

2.根据权利要求1所述的一种机器人关节变刚度执行器，其特征在于：所述转轴（4）为开设有空腔的圆柱轴，空腔内设置有端面，且端面上通过轴承安装有驱动轴（5），所述驱动轴（5）通过伺服电机驱动。

3.根据权利要求1所述的一种机器人关节变刚度执行器，其特征在于：所述齿条（8）数量为两个，分别设置在齿轮（6）的两侧，且齿轮（6）通过平键连接在驱动轴（5）上，所述转动杆（9）一端铰接在齿条（8）的中间位置，另一端安装有滚轮（11），所述销轴（10）固定安装在转轴（4）内部的端面上，且转动杆（9）转动连接在销轴（10）上，且销轴（10）安装位置靠近滚轮（11）。

4.根据权利要求1所述的一种机器人关节变刚度执行器，其特征在于：所述制动块（13）为扇形，滑动安装在扇形的滑槽（12）内，且滚轮（11）与制动块（13）底面接触，所述摩擦片（14）覆盖安装在制动块（13）的上表面。

技术总结
本实用新型公开了一种机器人关节变刚度执行器，包括第一转动臂，所述第一转动臂上固定安装有转轴，且转轴上转动安装有第二转动臂，所述第一转动臂上铰接有气缸，且气缸另一端铰接在第二转动臂上，所述转轴内安装有驱动轴，且驱动轴上固定安装有齿轮，所述齿轮配合连接有齿条，且齿条滑动安装在滑杆上，所述齿条上铰接有转动杆，且转动杆连接有销轴，且转动杆上固定安装有滚轮，所述转轴上开设有滑槽，且滑槽内滑动连接有制动块，所述制动块上固定安装有摩擦片，转动轴的转动遵循杠杆原理，将电机产生的驱动力放大，从而产生更好的制动能力，因此装置可以采用小功率的电机作为动力，从而缩小关节所需的尺寸，使用更加灵活。

技术研发人员：孙则讵
受保护的技术使用者：意优智能科技(无锡)有限公司
技术研发日：2019.10.16
技术公布日：2020.05.22