柔性傳動裝置和可調(diào)彈簧和儲能部件和機器人和鎖合裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于傳動裝置技術(shù)。特別是涉及一種柔性傳動裝置和可調(diào)彈簧和儲能部件和和鎖合部件應(yīng)用該柔性傳動裝置的機器人。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的機器人和機械臂等，采用剛性傳動，采用剛性傳動的情況下，如果遇到阻礙，特別是當觸及人類肢體或需要處理的產(chǎn)品的時候，由于人類肢體的硬度或產(chǎn)品的剛度，所能造成的阻力小于驅(qū)動力以及傳動裝置的傳動能力的時候，機械臂或機器人仍會繼續(xù)向前運動，可能會對其他的構(gòu)件或工人造成損傷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種柔性傳動裝置和可調(diào)彈簧和儲能部件和鎖合裝置和一種應(yīng)用該柔性傳動裝置的機器人，該柔性傳動裝置可以在柔性轉(zhuǎn)動和剛性傳動狀態(tài)之間自由切換。
[0004]—種柔性傳動裝置或可調(diào)彈簧或儲能部件或鎖合裝置，包括驅(qū)動構(gòu)件和多個相對運動構(gòu)件，多個相對運動構(gòu)件包括第一相對運動構(gòu)件、第二相對運動構(gòu)件、第三相對運動構(gòu)件、第四相對運動構(gòu)件、第五相對運動構(gòu)件；
[0005]第一相對運動構(gòu)件與第二相對運動構(gòu)件以二者之間相對轉(zhuǎn)動自如的方式設(shè)置，第一相對運動構(gòu)件與第二相對運動構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸線為第一轉(zhuǎn)動軸線；
[0006]第三相對運動構(gòu)件與第四相對運動構(gòu)件以二者之間相對轉(zhuǎn)動自如的方式設(shè)置，第三相對運動構(gòu)件與第四相對運動構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸線為第二轉(zhuǎn)動軸線；
[0007]第五相對運動構(gòu)件與第一相對運動構(gòu)件以二者之間相對轉(zhuǎn)動自如的方式設(shè)置，第三相對運動構(gòu)件與第四相對運動構(gòu)件相對轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動軸線為第三轉(zhuǎn)動軸線；
[0008]第一轉(zhuǎn)動軸線與第三轉(zhuǎn)動軸線之間具有始終大于零的間距；
[0009]第二相對運動構(gòu)件與第三相對運動構(gòu)件通過第一閉式平面運動副活動連接；
[0010]第四相對運動構(gòu)件與第五相對運動構(gòu)件通過第二閉式平面運動副活動連接；
[0011]在通過第一閉式平面運動副連接的一對相對運動構(gòu)件和通過第二閉式平面運動副連接的一對相對運動構(gòu)件中，其中一對相對運動構(gòu)件之間設(shè)有驅(qū)動構(gòu)件，驅(qū)動構(gòu)件用于改變第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線之間的距離或改變第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線之間的距離以將改變?nèi)嵝詡鲃友b置的柔性傳動的柔性限度；
[0012]在通過第一閉式平面運動副連接的一對相對運動構(gòu)件和通過第二閉式平面運動副連接的一對相對運動構(gòu)件中的另一對相對運動構(gòu)件或第一相對運動構(gòu)件與第二相對運動構(gòu)件之間或在第三相對運動構(gòu)件與第四相對運動構(gòu)件之間或在第五相對運動構(gòu)件與第一相對運動構(gòu)件之間設(shè)有彈簧，彈簧用于阻礙被彈簧連接的兩個相對運動構(gòu)件發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。
[0013]以在第一相對運動構(gòu)件和第二相對運動構(gòu)件之間設(shè)置彈簧為例，在第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線不重合的情況下，改變了兩者之間的距離，可以在彈簧形變量相同、彈簧所能提供的阻力矩相同的情況下，調(diào)節(jié)與該阻力矩平衡時第三相對運動構(gòu)件相對于第二轉(zhuǎn)動軸線的運動趨勢產(chǎn)生時第一轉(zhuǎn)動軸線所受到的徑向力，即調(diào)節(jié)了第五相對運動構(gòu)件傳遞的扭矩對應(yīng)的彈簧變形量，即柔性傳動裝置的柔性程度。
[0014]優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于:驅(qū)動構(gòu)件還用于改變第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線之間的距離或改變第二轉(zhuǎn)動軸線與第一轉(zhuǎn)動軸線之間的距離以將柔性傳動裝置在剛性傳動狀態(tài)和柔性傳動狀態(tài)之間切換，
[0015]在通過第一閉式平面運動副連接的一對相對運動構(gòu)件或通過第二閉式平面運動副連接的一對相對運動構(gòu)件中，其中一對相對運動構(gòu)件的相對運動方向在第一轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動軸線重合時，與第一轉(zhuǎn)動軸線遠離第二轉(zhuǎn)動軸線的方向垂直或者在第三轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動軸線重合時，與第三轉(zhuǎn)動軸線遠離第二轉(zhuǎn)動軸線的方向垂直；
[0016]彈簧用于在第一轉(zhuǎn)動軸線或第三轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動軸線重合時，將沿與第二轉(zhuǎn)動軸線重合的轉(zhuǎn)動軸線自如旋轉(zhuǎn)的兩個相對運動構(gòu)件處于兩個相對運動構(gòu)件相互遠離的方向與第二轉(zhuǎn)動軸線離開第一轉(zhuǎn)動軸線或第三轉(zhuǎn)動軸線的方向垂直的狀態(tài)。
[0017]通過驅(qū)動構(gòu)件驅(qū)動第四相對運動構(gòu)件相對于第五相對運動構(gòu)件的不同位置，可以決定第一轉(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動軸線是否重合。當?shù)谝晦D(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動軸線重合時，第五相對運動構(gòu)件受到扭矩時，由于第二相對運動構(gòu)件和第三相對運動構(gòu)件的相對滑動方向與第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線垂直，使得第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線的相對運動趨勢不會導(dǎo)致第二、三相對運動構(gòu)件之間不會發(fā)生相對滑動。所以第二、第三相對運動構(gòu)件將會導(dǎo)致第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線無法脫離，所以第一相對運動構(gòu)件與第五相對運動構(gòu)件一起轉(zhuǎn)動，此時，該柔性轉(zhuǎn)動裝置處于剛性轉(zhuǎn)動狀態(tài)。
[0018]當?shù)谝晦D(zhuǎn)動軸線與第二轉(zhuǎn)動軸線不重合時，第五相對運動構(gòu)件受到扭矩時，由于第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線不重合，第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線的相對運動趨勢會導(dǎo)致第二、三相對運動構(gòu)件之間發(fā)生相對滑動，所以第二相對運動構(gòu)件、第三相對運動構(gòu)件將無法保持原有的相對固定的狀態(tài)，所以第四相對運動構(gòu)件與第三相對運動構(gòu)件之間將會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，第二相對運動構(gòu)件與第一相對運動構(gòu)件也會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。所以柔性傳動裝置整體上將會處于柔性傳動的狀態(tài)。
[0019]以在第一相對運動構(gòu)件和第二相對運動構(gòu)件之間設(shè)置彈簧為例，當?shù)谝晦D(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線重合時，因為力臂為零，第三相對運動構(gòu)件相對于第二轉(zhuǎn)動軸線的運動趨勢產(chǎn)生時第一轉(zhuǎn)動軸線所受到的徑向力，并不會為第二相對運動構(gòu)件上相對于第一相對運動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動提供力矩。所以只要彈簧發(fā)生無窮小的形變，產(chǎn)生無窮小的力矩，而另一側(cè)的力臂為零，那么第一轉(zhuǎn)動軸線處的第一相對運動構(gòu)件和第二相對運動構(gòu)件就不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。該柔性傳動裝置處于剛性驅(qū)動狀態(tài)。
[0020]而當?shù)谝晦D(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線不重合時，因為力臂不為零，第三相對運動構(gòu)件相對于第二轉(zhuǎn)動軸線的運動趨勢產(chǎn)生時第一轉(zhuǎn)動軸線所受到的徑向力，可以為第二相對運動構(gòu)件上相對于第一相對運動構(gòu)件的轉(zhuǎn)動提供力矩，所以需要彈簧發(fā)生形變，產(chǎn)生阻力矩。所以第一相對運動構(gòu)件和第二相對運動構(gòu)件之間會產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動，柔性傳動裝置的各個相對運動構(gòu)件之間也會產(chǎn)生相對運動，柔性傳動裝置整體上處于柔性傳動狀態(tài)。
[0021 ]進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于:彈簧為壓縮彈簧或一對拉伸彈簧，壓縮彈簧與壓縮彈簧連接的沿第一轉(zhuǎn)動軸線自如轉(zhuǎn)動的兩個相對運動構(gòu)件或沿第二轉(zhuǎn)動軸線自如轉(zhuǎn)動的兩個相對運動構(gòu)件或沿第三轉(zhuǎn)動軸線自如轉(zhuǎn)動的兩個相對運動構(gòu)件在壓縮彈簧的兩端外側(cè)設(shè)有彈簧阻擋部；
[0022]拉伸彈簧包括第一拉伸彈簧和第二拉伸彈簧，第一拉伸彈簧的具有第一端和第二端，第二拉伸彈簧具有第三端和第四端，第二端和第三端均與沿第一轉(zhuǎn)動軸線和第二轉(zhuǎn)動軸線和第三轉(zhuǎn)動軸線中的一條轉(zhuǎn)動軸線自如轉(zhuǎn)動的兩個相對運動構(gòu)件中的一者連接，第一端和第四端均與沿轉(zhuǎn)動軸線自如轉(zhuǎn)動的兩個相對運動構(gòu)件中的另一者連接，在第一轉(zhuǎn)動軸線、第二轉(zhuǎn)動軸線和第三轉(zhuǎn)動軸線共面時，第一轉(zhuǎn)動軸線、第二轉(zhuǎn)動軸線和第三轉(zhuǎn)動軸線處于第一面上，第一拉伸彈簧和第二拉伸彈簧沿第一面對稱，且均與第一面傾斜或垂直設(shè)置。
[0023]采用壓縮彈簧，柔性傳動裝置在被連接的部件處于靜止狀態(tài)時，壓縮彈簧仍然可以保持被部分壓縮的狀態(tài)，可以提高柔性傳動裝置在部件靜止時的剛度，以避免因為采取柔性驅(qū)動裝置而導(dǎo)致相關(guān)運動部件，在靜止時，無法及時消除振動的問題。
[0024]設(shè)置兩個拉伸彈簧，可以使得被連接的相對運動構(gòu)件在不傳遞扭矩的時候處于平衡狀態(tài)，一旦該相對運動構(gòu)件相對于另一個相對運動構(gòu)件發(fā)生某個方向的移動，反方向的拉伸彈簧會加上，為該相對運動構(gòu)件施加回復(fù)力，以保證該相對運動構(gòu)件的受力平衡，也實現(xiàn)了柔性傳動的功能。
[0025]優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于:第一相對運動構(gòu)件為第一端蓋，第二相對運動構(gòu)件為第一擺臂，第一擺臂與第一端蓋鉸接，第三相對運動構(gòu)件為第二擺臂，第四相對運動構(gòu)件為第三擺臂，第三擺臂與第二擺臂鉸接，第五相對運動構(gòu)件為第二端蓋，第二端蓋與第一端蓋鉸接。
[0026]通過將第一?第五相對運動構(gòu)件設(shè)置成端蓋，以及端蓋內(nèi)相互鉸接的擺臂零件，便于將各個零件集成化，便于安裝到各種軸類零件和機械臂上。同時采用設(shè)置成端蓋的形式，可以便于將對于各個部件的潤滑，密封整合起來，也提高了潤滑和密封的可靠性。
[0027]進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于:驅(qū)動裝置為設(shè)置在第三擺臂上的電機，電機設(shè)有輸出齒輪，輸出齒輪與齒條嗤合，齒條安裝在第二端蓋上；
[0028]或者，
[0029]驅(qū)動裝置為設(shè)置在第二端蓋上的電機，電機設(shè)有輸出齒輪，輸出齒輪與齒條嚙合，齒條安裝在第二擺臂上。
[0030]通過驅(qū)動電機和齒輪齒條的組合，可以方便的改變第二轉(zhuǎn)動軸線和第一轉(zhuǎn)動軸線之間的距離，以改變?nèi)嵝詡鲃友b置處于柔性或剛性傳動狀態(tài)，或柔性傳動裝置的柔性程度。[0031 ]進一步優(yōu)選的技術(shù)方案，其附加技術(shù)特征在于:第二端蓋上安裝有一對第二導(dǎo)軌，第三擺臂上設(shè)有一對第二滑塊，每個第二滑塊分別滑動設(shè)置在一條第二導(dǎo)軌上；
[0032]第一擺臂上設(shè)有一對第一導(dǎo)軌，第二擺臂上設(shè)有一對第一滑塊，每個第一滑塊分別滑動設(shè)置在一條第一導(dǎo)軌上。
[0033]通過設(shè)置一對第二導(dǎo)軌，可以承擔各個相對運動構(gòu)件之間的扭矩，避免單個滑塊承擔扭矩的不合理現(xiàn)象出現(xiàn)。而且通過設(shè)置兩根導(dǎo)