專利名稱：一種機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)。
背景技術(shù)：
移動(dòng)機(jī)器人所采用的運(yùn)動(dòng)方式主要包括輪式、履帶式、足式、混合式等運(yùn)動(dòng)形式。對(duì)于輪式機(jī)器人，自車輪問(wèn)世以來(lái)，它在堅(jiān)硬平地上運(yùn)動(dòng)是十分可靠的。但是在不平地面上行駛時(shí)，輪式機(jī)器人的能耗將大大增加，而在松軟地面或嚴(yán)重崎嶇不平的地形上，車輪的作用也將嚴(yán)重喪失，移動(dòng)效率大大的降低。履帶式機(jī)器人使車身載荷分布在一塊較大的面積上，相當(dāng)于一種為輪子鋪路的裝置，并且可產(chǎn)生較大的推進(jìn)力，可在松軟地面上行走，而不至于陷入其中，但履帶式機(jī)器人在不平地面上的機(jī)動(dòng)性仍然很差，而且機(jī)器人機(jī)身晃動(dòng)嚴(yán)重。相對(duì)于輪式、履帶式等類型的地面移動(dòng)機(jī)器人，行走式機(jī)器人具有諸多優(yōu)點(diǎn)。首先，該類機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)時(shí)僅需要一些離散的點(diǎn)來(lái)供其落足，從而成功通過(guò)崎嶇、松軟或泥濘的地面。其次，該類機(jī)器人可以通過(guò)調(diào)節(jié)自身重心而避免傾覆，具有更高的穩(wěn)定性。行走式機(jī)器人在環(huán)境適應(yīng)性和運(yùn)動(dòng)靈活性方面更具優(yōu)勢(shì)，也因其在復(fù)雜地表上更強(qiáng)的行走能力而受到了廣泛重視。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的進(jìn)步，行走式機(jī)器人技術(shù)更是快速發(fā)展，多足步行機(jī)器人已在軍事國(guó)防、生物醫(yī)學(xué)、航空航天、工業(yè)農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都有了廣泛的應(yīng)用。但是行走式機(jī)器人，由于關(guān)節(jié)處不像人的關(guān)節(jié)那樣富有彈性，從外表看，其走路的式樣就是呆板的。從內(nèi)部結(jié)構(gòu)看，由于工作電機(jī)剛剛運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生很大的加速度，導(dǎo)致電機(jī)增加很大的扭矩。不僅消耗能量，也增加了體積，并對(duì)其他傳動(dòng)部件的強(qiáng)度提出了更高的要求。本發(fā)明就是在行走式機(jī)器人模擬人行走時(shí)，起到人體內(nèi)關(guān)節(jié)處筋與肌肉的作用，并且筋與肌肉的張弛是在不斷的調(diào)節(jié)的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
本發(fā)明包括傳動(dòng)輪、上面板、第一彈簧、第二彈簧、第三彈簧、第四彈簧、第一滑動(dòng)塊、第二滑動(dòng)塊、第三滑動(dòng)塊、第四滑動(dòng)塊、軸承、第一螺桿、第二螺桿、轉(zhuǎn)軸、下底板、錐形齒輪、第一蝸輪、第二蝸輪、電機(jī)、側(cè)板、蝸桿、隔板。轉(zhuǎn)軸與上面板和下底板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，上端穿過(guò)上面板上與傳動(dòng)輪相連接；左右兩塊側(cè)板與上面板和下底板固定，用于固定上面板和下底板；隔板設(shè)置在上面板和下底板之間，無(wú)外加力時(shí)，平行于側(cè)板且與轉(zhuǎn)軸在同一直線上；第一滑動(dòng)塊、第二滑動(dòng)塊分別旋入第一和第二螺桿，第一滑動(dòng)塊、第二滑動(dòng)塊的凸起端嵌入第一彈簧、第二彈簧的一端，第一彈簧、第二彈簧的另一端套在隔板一側(cè)的環(huán)形凸起上；隔板另一側(cè)的環(huán)形凸起嵌入第三彈簧、第四彈簧的一端，第三彈簧、第四彈簧的另一端套在第三滑動(dòng)塊、第四滑動(dòng)塊的凸起端，第三滑動(dòng)塊、第四滑動(dòng)塊分別旋入第一和第二螺桿；第一螺桿的一端依次旋入第四滑動(dòng)塊中間的螺孔、隔板中一組環(huán)形凸起中間通孔、第一滑動(dòng)塊中間螺孔，然后與右側(cè)板的軸承相連接，第一螺桿的另一端穿過(guò)第一蝸輪后與左側(cè)板的軸承相連接；同理，第二螺桿的一端依次旋入第三滑動(dòng)塊中間的螺孔、隔板中另一組環(huán)形凸起中間通孔、第二滑動(dòng)塊中間的螺孔，然后與右側(cè)板的軸承相連接，第二螺桿的另一端穿過(guò)第二蝸輪后與左側(cè)板的軸承相連接；蝸桿的一端與第一蝸輪相哨合，另一端穿過(guò)錐形齒輪中的一個(gè)齒輪后與第二蝸輪相嚙合；錐形齒輪中的另一個(gè)齒輪與電機(jī)的輸出軸相連接；
所述的第一滑動(dòng)塊、第二滑動(dòng)塊、第三滑動(dòng)塊、第四滑動(dòng)塊呈凸字形，且中間為螺孔，螺孔的直徑與螺桿的直徑等同，且螺旋方向與螺桿相同。所述的第一螺桿、第二螺桿的兩端，一端為左旋，另一端為右旋；即第一彈簧、第二彈簧中間的螺桿為左旋，第三彈簧、第四彈簧中間的螺桿為右旋；或者第一彈簧、第二彈簧中間的螺桿為右旋，第三彈簧、第四彈簧中間的螺桿為左旋；
所述的隔板上，在凸臺(tái)的中間，開(kāi)有兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔分別穿過(guò)螺桿，并使其轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，不至于干涉螺桿。本發(fā)明有益效果如下:
本發(fā)明的四個(gè)彈簧就是代替人體內(nèi)的筋與肌肉的作用，通過(guò)對(duì)電機(jī)的控制來(lái)調(diào)節(jié)滑動(dòng)塊間的距離，進(jìn)而調(diào)節(jié)彈簧的張弛程度，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)關(guān)節(jié)彈性的調(diào)節(jié)。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用，而且發(fā)展前景較好。


圖1為本發(fā)明正視 圖2為本發(fā)明左視 圖3為本發(fā)明俯視 圖中，傳動(dòng)輪1、上面板2、第一彈簧3-1、第二彈簧3-2、第三彈簧3-3、第四彈簧3_4、第一滑動(dòng)塊4-1、第二滑動(dòng)塊4-2、第三滑動(dòng)塊4-3、第四滑動(dòng)塊4-4、軸承5、第一螺桿6-1、第二螺桿6-2、轉(zhuǎn)軸7、下底板8、錐形齒輪9、第一蝸輪10-1、第二蝸輪10-2、電機(jī)11、側(cè)板12、蝸桿13、隔板具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。如圖1、圖2、圖3所示，一種機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)，包括傳動(dòng)輪1、上面板2、第一彈簧3-1、第二彈簧3-2、第三彈簧3-3、第四彈簧3-4、第一滑動(dòng)塊4_1、第二滑動(dòng)塊4_2、第三滑動(dòng)塊4-3、第四滑動(dòng)塊4-4、軸承5、第一螺桿6-1、第二螺桿6-2、轉(zhuǎn)軸7、下底板8、錐形齒輪
9、第一蝸輪10-1、第二蝸輪10-2、電機(jī)11、側(cè)板12、蝸桿13、隔板14。轉(zhuǎn)軸7與上下底板8為轉(zhuǎn)動(dòng)連接，另一端穿過(guò)上面板2傳動(dòng)輪I相連接；左右兩塊側(cè)板12與上面板2和下底板8相連接,用于固定上面板2和下底板8 ;隔板14設(shè)置在上面板2和下底板8之間,在無(wú)外加力時(shí)，平行于側(cè)板12，且與轉(zhuǎn)軸7在同一直線上；第一滑動(dòng)塊4-1、第二滑動(dòng)塊4-4與螺桿6-1,第一滑動(dòng)塊4-1、第二滑動(dòng)塊4-2的凸起端嵌入第一彈簧3-1、第二彈簧3-2的一端,第一彈簧3-1、第二彈簧3-2的另一端套在隔板14 一側(cè)的環(huán)形凸起上；隔板14另一側(cè)的環(huán)形凸起嵌入第三彈簧3-3、第四彈簧3-4的一端，第三彈簧3-3、第四彈簧3-4的另一端套在第三滑動(dòng)塊4-3、第四滑動(dòng)塊4-4的凸起端，第三滑動(dòng)塊4-3、第四滑動(dòng)塊4-4也同樣旋入第一螺桿6-1，與第二螺桿6-2 ;第一螺桿6-1的一端依次貫穿第四滑動(dòng)塊4-4中間通孔、隔板14中一組環(huán)形凸起中間通孔、第一滑動(dòng)塊4-1中間通孔，然后與右側(cè)板通過(guò)軸承5相連接，第一螺桿6-1的另一端穿過(guò)第一蝸輪10-1后與左側(cè)板通過(guò)軸承5相連接；同理，第二螺桿6-2的一端依次貫穿第三滑動(dòng)塊4-3中間通孔、隔板14中另一組環(huán)形凸起中間通孔、第二滑動(dòng)塊4-2中間通孔，然后與右側(cè)板通過(guò)軸承5相連接，第二螺桿6-2的另一端穿過(guò)第二蝸輪10-2后與左側(cè)板通過(guò)軸承5相連接；蝸桿13的一端與第一蝸輪10-1相連接，另一端穿過(guò)錐形齒輪9中的一個(gè)齒輪后與第二蝸輪10-2相連接；錐形齒輪9中的另一個(gè)齒輪與電機(jī)11的輸出軸相連接；
所述的第一滑動(dòng)塊4-1、第二滑動(dòng)塊4-2、第三滑動(dòng)塊4-3、第四滑動(dòng)塊4-4呈凸字形，且中間為螺孔，螺孔的直徑與螺桿6-1、6-2相配合，且螺旋方向與螺桿相同。所述的第一螺桿6-1、第二螺桿6-2的兩端，一端為左旋，另一端為右旋；即第一彈簧3-1、第二彈簧3-2中間的螺桿為左旋，第三彈簧3-3、第四彈簧3-4中間的螺桿為右旋；或者第一彈簧3-1、第二彈簧3-2中間的螺桿為右旋，第三彈簧3-3、第四彈簧3-4中間的螺桿為左旋；
所述的隔板14上，在凸臺(tái)的中間，開(kāi)有兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔分別穿過(guò)螺桿，并使其轉(zhuǎn)軸7旋轉(zhuǎn)一定角度時(shí)，不至于干涉螺桿6-1和6-2。本發(fā)明工作過(guò)程如下:
本發(fā)明中的四個(gè)彈簧就是起到人體內(nèi)的筋與肌肉的作用，彈簧的張弛程度是由內(nèi)部電機(jī)11來(lái)調(diào)節(jié)的，電機(jī)11的輸出軸通過(guò)錐形齒輪傳動(dòng)給蝸桿13，蝸桿13帶動(dòng)第一蝸輪10-1、第二蝸輪10-2，第一蝸輪10-1、第二蝸輪10-2進(jìn)而分別帶動(dòng)第一螺桿6-1、第二螺桿6_2 ；第一螺桿6-1、第二螺桿6-2兩端的螺紋，一端是左旋，一端是右旋，從而拉動(dòng)滑動(dòng)塊，調(diào)節(jié)彈簧的張弛程度，進(jìn)而調(diào)節(jié)關(guān)節(jié)的彈性。
權(quán)利要求
1.一種機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)，包括傳動(dòng)輪(I)、上面板(2)、第一彈簧(3-1)、第二彈簧(3-2)、第三彈簧(3-3)、第四彈簧(3-4)、第一滑動(dòng)塊(4-1)、第二滑動(dòng)塊(4-2)、第三滑動(dòng)塊(4-3)、第四滑動(dòng)塊(4-4)、軸承(5)、第一螺桿(6-1)、第二螺桿(6-2)、轉(zhuǎn)軸(7)、下底板(8)、錐形齒輪(9)、第一蝸輪(10-1)、第二蝸輪(10-2)、電機(jī)(11)、側(cè)板(12)、蝸桿(13)、隔板(14)，其特征在于: 轉(zhuǎn)軸(7)的一端與下底板(8)的上表面相固定，另一端穿過(guò)上面板(2)上的通孔與傳動(dòng)輪(I)相連接；左右兩塊側(cè)板(12)與上面板(2)和下底板(8)相連接，用于固定上面板(2)和下底板(8);隔板(14)設(shè)置在上面板(2)和下底板(8)之間，且平行側(cè)板(12)的同時(shí)與轉(zhuǎn)軸(7)在同一直線上；第一滑動(dòng)塊(4-1)、第二滑動(dòng)塊(4-2)的非凸起端固定在右側(cè)板的內(nèi)表面，第一滑動(dòng)塊(4-1)、第二滑動(dòng)塊(4-2)的凸起端嵌入第一彈簧(3-1)、第二彈簧(3-2)的一端，第一彈簧(3-1)、第二彈簧(3-2)的另一端套在隔板(14)一側(cè)的環(huán)形凸起上；隔板(14)另一側(cè)的環(huán)形凸起嵌入第三彈簧(3-3)、第四彈簧(3-4)的一端，第三彈簧(3-3)、第四彈簧(3-4)的另一端套在第三滑動(dòng)塊(4-3)、第四滑動(dòng)塊(4-4)的凸起端，第三滑動(dòng)塊(4-3)、第四滑動(dòng)塊(4-4)的非凸起端固定在上面板(2)和下底板(8)上；第一螺桿(6-1)的一端依次貫穿四滑動(dòng)塊4-4中間通孔、隔板(14)中一組環(huán)形凸起中間通孔、第一滑動(dòng)塊(4-1)中間通孔，然后與右側(cè)板通過(guò)軸承(5)相連接，第一螺桿(6-1)的另一端穿過(guò)第一蝸輪(10-1)后與左側(cè)板通過(guò)軸承(5)相連接；同理，第二螺桿(6-2)的一端依次貫穿三滑動(dòng)塊4-3中間通孔、隔板(14)中另一組環(huán)形凸起中間通孔、第二滑動(dòng)塊(4-2)中間通孔，然后與右側(cè)板通過(guò)軸承(5)相連接，第二螺桿(6-2)的另一端穿過(guò)第二蝸輪(10-2)后與左側(cè)板通過(guò)軸承(5)相連接；蝸桿(13)的一端與第一蝸輪(10-1)相連接，另一端穿過(guò)錐形齒輪(9)中的一個(gè)齒輪后與第二蝸輪(10-2)相連接；錐形齒輪(9)中的另一個(gè)齒輪與電機(jī)(11)的輸出軸相連接； 所述的第一滑動(dòng)塊(4-1)、第二滑動(dòng)塊(4-2)、第三滑動(dòng)塊(4-3)、第四滑動(dòng)塊(4-4)呈凸字形，且中間開(kāi)有通孔，通孔的直徑大于蝸桿(13)的直徑，小于滑動(dòng)塊凸起端的直徑； 所述的第一螺桿(6-1)、第二螺桿(6-2)的兩端，一端為左旋，另一端為右旋；即第一彈簧(3-1)、第二彈簧(3-2)為左旋，第三彈簧(3-3)、第四彈簧(3-4)為右旋；或者第一彈簧(3-1)、第二彈簧(3-2)為右旋，第三彈簧(3-3)、第四彈簧(3-4)為左旋； 所述的隔板(14)上，開(kāi)有兩個(gè)通孔，兩個(gè)通孔分別用于連通隔板(14)兩側(cè)的兩個(gè)環(huán)形凸起。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種機(jī)器人彈性關(guān)節(jié)。本發(fā)明中轉(zhuǎn)軸與下底板上表面相固定，另一端穿過(guò)上面板上的通孔與傳動(dòng)輪相連；隔板設(shè)置在上面板和下底板之間，第一、二滑動(dòng)塊的非凸起端固定在右側(cè)板的內(nèi)表面，凸起端嵌入第一、二彈簧的一端，第一、二彈簧的另一端套在隔板一側(cè)的環(huán)形凸起上；同理第三、四彈簧；第三、四滑動(dòng)塊的非凸起端固定在上面板和下底板上；第一螺桿的一端依次貫穿第四滑動(dòng)塊中間通孔、隔板環(huán)形凸起中間通孔、第一滑動(dòng)塊中間通孔，與右側(cè)板通過(guò)軸承相連，另一端穿過(guò)第一渦輪后與左側(cè)板通過(guò)軸承相連；同理第二螺桿；蝸桿穿過(guò)錐形齒輪中的一個(gè)齒輪后兩端分別與第一、二蝸輪相連；錐形齒輪中的另一個(gè)齒輪與電機(jī)的輸出軸相連。本發(fā)明簡(jiǎn)單實(shí)用。
文檔編號(hào)B62D57/032GK103171643SQ20131006158
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2013年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月27日
發(fā)明者顏鋼鋒, 胡勇, 鄭佳奕, 徐烺 申請(qǐng)人:浙江大學(xué), 杭州經(jīng)緯自動(dòng)化有限公司