能够测量输出扭矩的柔性传动装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种传动装置，具体地说一种能够测量输出扭矩的柔性传动装置。包括扭矩传感器、定子、动子及柔性连接件，其中扭矩传感器通过轴承与动子转动连接，所述定子设置于动子的外侧、并与扭矩传感器固联，所述定子通过柔性连接件与动子连接，所述柔性连接件为拉簧。本实用新型可以根据实际需求改变拉簧的刚度和数量，可以在不改变机械结构外形和尺寸的条件下改变柔性传动部件刚度，具有良好的适配性。
【专利说明】能够测量输出扭矩的柔性传动装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种传动装置，具体地说一种能够测量输出扭矩的柔性传动装置。
【背景技术】
[0002]随着机器人应用的普及，人和机器人的协同工作正成为机器人领域的重要研宄内容。传统的机器人为了达到高精度的目的，其关节刚度普遍很高，而且缺乏输出力矩传感器。因此在正常使用过程中，为了确保人的安全，需要人远离机器人，并且一旦发生人和机器人碰触的危险状况，机器人很难感知危险的发生，也就难以确保人的安全。这种情况极大地限制了机器人的使用和推广。
实用新型内容
[0003]针对上述问题，本实用新型的目的在于提供一种能够测量输出扭矩的柔性传动装置。该装置可应用于高性能柔性机械臂、高安全性机器人、机器人柔顺控制等领域。
[0004]为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0005]一种能够测量输出扭矩的柔性传动装置，包括扭矩传感器、定子、动子及柔性连接件，其中扭矩传感器与动子转动连接，所述定子设置于动子的外侧、并与扭矩传感器固联，所述定子通过柔性连接件与动子连接。所述扭矩传感器通过轴承与动子连接。
[0006]所述动子的一侧中心设有用于与电机输出轴连接的带键槽的圆孔，另一侧中心设有用于套装轴承的圆形凸台，所述动子上靠近外缘沿周向设有多个用于与柔性连接件连接的通孔I。
[0007]所述定子为圆环、并圆环内壁上沿周向设有与动子上的通孔I数目相等的通孔II，所述通孔I和通孔II依次通过多个柔性连接件连接。
[0008]所述通孔I和通孔II分别设置于动子的外圆周和定子的内圆周上设有的凸起上，相邻两个柔性连接件对称斜拉，形成“八”字形，并相邻两个“八”字形的开口方向相反。
[0009]所述扭矩传感器包括内圈和外圈，其中内圈的一侧中心设有用于嵌装轴承的圆形凹槽，所述圆形凹槽的底部中心设有螺纹孔，所述内圈和外圈通过多个沿周向均布的连接梁连接，各连接梁上粘贴有应变片，所述扭矩传感器通过外圈与定子连接。所述扭矩传感器的外圈和定子上沿周向均布有多个相对应的螺纹孔，所述扭矩传感器的外圈和定子在各螺纹孔处通过螺钉连接。
[0010]所述柔性连接件为拉簧，所述拉簧的一端与定子连接，另一端与动子连接。
[0011]本实用新型具有以下有益效果及优点:
[0012]1.本实用新型采用一种简单易行的结构实现了能够测量输出扭矩的柔性传动装置，具有高可靠性和经济性。
[0013]2.本实用新型采用拉簧连接柔性传动装置的定子和动子，可以根据实际需求改变拉簧的刚度和数量，可以在不改变机械结构外形和尺寸的条件下改变柔性传动部件刚度，具有良好的适配性。
[0014]3.本实用新型通过柔性传动装置连接电机和其他外围设备，一方面可以降低电机启动的冲击对机械装置的影响；另一方面，当机械臂与其他物体碰触时，利用该柔性可以降低碰撞的接触力，减轻可能造成的伤害。
[0015]4.本实用新型将柔性传动装置定子与扭矩传感器固连，能够测量电机的输出力矩，通过实时检测该力矩可以判断是否发生危险碰撞，达到提高操作者安全性的目的；还可以应用于高精度打磨、抛光等需要力柔顺控制的加工领域，获得更好的效果。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1本实用新型的结构爆炸图；
[0017]图2为本实用新型中定子与动子通过拉簧连接的结构示意图；
[0018]图3为本实用新型中动子的立体示意图之一；
[0019]图4为本实用新型中动子的立体示意图之二 ；
[0020]图5为本实用新型中定子的结构示意图；
[0021]图6为本实用新型中扭矩传感器的立体示意图之一；
[0022]图7为本实用新型中扭矩传感器的立体示意图之二 ；
[0023]其中:I为扭矩传感器，2为定子，3为拉簧，4为动子，5为轴承。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。
[0025]如图1所示，本实用新型包括扭矩传感器1、定子2、动子4及柔性连接件，其中扭矩传感器I通过轴承5与动子4转动连接，限制径向自由度。所述定子2设置于动子4的外侧、并与扭矩传感器I固联，所述定子2通过柔性连接件与动子4连接。
[0026]如图3、图4所示，所述动子4的一侧中心设有用于与电机输出轴连接的带键槽的圆孔，另一侧中心设有用于套装轴承5的圆形凸台，所述动子4上靠近外缘沿周向设有多个用于与柔性连接件连接的通孔I。
[0027]如图5所示，所述定子2为圆环、并圆环内壁上沿周向设有与动子4上的通孔I数目相等的通孔II，所述通孔I和通孔II依次通过多个柔性连接件连接。所述通孔I和通孔II分别设置于动子4的外圆周和定子2的内圆周上设有的凸起上，相邻两个柔性连接件对称斜拉，形成“八”字形，并相邻两个“八”字形的开口方向相反，如图2所示。
[0028]如图6、图7所示，所述扭矩传感器I包括内圈和外圈，其中内圈的一侧中心设有用于嵌装轴承5的圆形凹槽，圆形凹槽底部中心设有用于与减速机或其他外围设备连接的螺纹孔。所述内圈和外圈通过多个沿周向均布的连接梁连接，各连接梁上粘贴有应变片，可以通过测量结构的应变间接获得施加在结构上的扭矩。所述扭矩传感器I的外圈和定子2上沿周向均布有多个相对应的螺纹孔，所述扭矩传感器I的外圈和定子2在各螺纹孔处通过螺钉连接。
[0029]本实施例中，所述柔性连接件为拉簧3，所述拉簧3的一端与定子2连接，另一端与动子4连接。通过对称斜拉的拉簧3，可以保证连接的稳定性，并实现期望的转动刚度，拉簧3的数量可以根据实际需要调整。
[0030]本实用新型的工作原理是:
[0031]所述动子4与电机输出端过盈配合，通过拉簧3将输出扭矩传递给定子2，定子2与扭矩传感器I固连，将扭矩进一步输出到减速机或其他外围设备。利用传动装置定子2、动子4之间拉簧3的柔性，可以减小冲击力对电机以及外围设备的伤害。本实用新型在高性能柔性机械臂、高安全性机器人、机器人柔顺控制等领域有良好的应用前景。
【权利要求】
1.一种能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:包括扭矩传感器(1)、定子(2)、动子(4)及柔性连接件，其中扭矩传感器(I)与动子(4)转动连接，所述定子(2)设置于动子(4)的外侧、并与扭矩传感器(I)固联，所述定子(2)通过柔性连接件与动子(4)连接。
2.按权利要求1所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述扭矩传感器⑴通过轴承(5)与动子(4)连接。
3.按权利要求2所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述动子(4)的一侧中心设有用于与电机输出轴连接的带键槽的圆孔，另一侧中心设有用于套装轴承(5)的圆形凸台，所述动子(4)上靠近外缘沿周向设有多个用于与柔性连接件连接的通孔1
4.按权利要求3所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述定子(2)为圆环、并圆环内壁上沿周向设有与动子(4)上的通孔I数目相等的通孔II，所述通孔I和通孔II依次通过多个柔性连接件连接。
5.按权利要求4所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述通孔I和通孔II分别设置于动子(4)的外圆周和定子(2)的内圆周上设有的凸起上，相邻两个柔性连接件对称斜拉，形成“八”字形，并相邻两个“八”字形的开口方向相反。
6.按权利要求2所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述扭矩传感器(I)包括内圈和外圈，其中内圈的一侧中心设有用于嵌装轴承(5)的圆形凹槽，所述圆形凹槽的底部中心设有螺纹孔，所述内圈和外圈通过多个沿周向均布的连接梁连接，各连接梁上粘贴有应变片，所述扭矩传感器(I)通过外圈与定子(2)连接。
7.按权利要求6所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述扭矩传感器(I)的外圈和定子(2)上沿周向均布有多个相对应的螺纹孔，所述扭矩传感器(I)的外圈和定子(2)在各螺纹孔处通过螺钉连接。
8.按权利要求1-7任一项所述的能够测量输出扭矩的柔性传动装置，其特征在于:所述柔性连接件为拉簧(3)，所述拉簧(3)的一端与定子(2)连接，另一端与动子(4)连接。
【文档编号】G01L3/00GK204239655SQ201420698196
【公开日】2015年4月1日 申请日期:2014年11月19日 优先权日:2014年11月19日
【发明者】袁顺宁, 陈鹏, 崔龙, 李涛, 张涛, 阳方平, 李洪谊 申请人:中国科学院沈阳自动化研究所