關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，尤其涉及一種關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]近數(shù)十年來(lái)，機(jī)器人技術(shù)得到的快速發(fā)展，并應(yīng)用到生活生產(chǎn)的各行各業(yè)。其中用于完成重復(fù)任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)最為成熟，開(kāi)發(fā)難度小，尤其是模塊化可重構(gòu)機(jī)器人的提出，使得有些時(shí)候只需要用幾個(gè)模塊進(jìn)行簡(jiǎn)單拼接即可集成出一臺(tái)滿足功能的機(jī)器人。而在社會(huì)消費(fèi)需求的刺激和政策引導(dǎo)下，智能機(jī)器人的研究方興未艾。其中，可穿戴式外骨骼機(jī)器人作為一款高度集成的智能機(jī)器人，為癱瘓病患、體弱者乃至士兵帶來(lái)了福音。由于其與人體之間存在著緊密的接觸或聯(lián)系，對(duì)結(jié)構(gòu)緊湊性、安全性、舒適性、美觀性都有著更高要求。
[0003]在機(jī)器人領(lǐng)域，模塊化研究已取得較多成果。華南理工大學(xué)研發(fā)的T型和I型關(guān)節(jié)模塊(中國(guó)專利:CN201300421Y和CN201291458Y)，通過(guò)卡環(huán)與加長(zhǎng)管(直管或轉(zhuǎn)彎管)任意組合，即可實(shí)現(xiàn)大多數(shù)常規(guī)機(jī)器人的功能。沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所研制的一種水陸兩棲蛇形機(jī)器人關(guān)節(jié)模塊(中國(guó)專利:CN201092046Y)，在結(jié)構(gòu)上未充分考慮人體穿戴的需求，或者只涉及狹窄的適用范圍。德國(guó)Amtec公司開(kāi)發(fā)并已商品化的工業(yè)用單自由度機(jī)器人關(guān)節(jié)(德國(guó)專利:DE19939646.A1)具有一定通用性，但是偏向于其他應(yīng)用場(chǎng)所。中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院研制的便攜式可穿戴下肢康復(fù)及助興外骨骼機(jī)器人所涉及的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)(中國(guó)專利:CN102846448B)，充分考慮了結(jié)構(gòu)緊湊性、外形美觀性，以及人體穿戴的舒適性，但也存在一定不足:關(guān)節(jié)內(nèi)采用多級(jí)減速(齒輪箱、絲桿與曲柄滑塊的組合)運(yùn)動(dòng)鏈較長(zhǎng)，容易造成較大累積誤差，結(jié)構(gòu)剛性差(具體表現(xiàn)為末端機(jī)械間隙大)；由于關(guān)節(jié)內(nèi)腔空間有限且零件較多，在保證驅(qū)動(dòng)力足夠的前提下對(duì)零部件強(qiáng)度要求較高。上述方案能應(yīng)用于醫(yī)療康復(fù)其他領(lǐng)域，比如主從控制的手術(shù)機(jī)器人，然而對(duì)于穿戴式外骨骼機(jī)器人而言并不適用。
[0004]在一般情況下，驅(qū)動(dòng)力與功率越大，關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)整體尺寸也要相應(yīng)增大，而在一些場(chǎng)合，這種矛盾難以調(diào)和。以穿戴式外骨骼機(jī)器人為例，為避免干涉以及保證舒適性，關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)尺寸(尤其是關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)軸的軸向尺寸)要做得盡可能小，而同時(shí)又必須能帶動(dòng)一定負(fù)載，現(xiàn)有技術(shù)均難以同時(shí)滿足上述要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，旨在解決現(xiàn)有關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)難以同時(shí)滿足尺寸小和承受能力大的要求及多級(jí)減速誤差累積與結(jié)構(gòu)剛性差的技術(shù)問(wèn)題。
[0006]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括:
[0007]具有一貫穿槽的安裝座，所述貫穿槽具有相對(duì)設(shè)置的第一端及第二端；
[0008]轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件，所述轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件包括連接在所述安裝座上的殼體及樞接于所述殼體上的轉(zhuǎn)軸；
[0009]諧波減速器，所述諧波減速器包括設(shè)置于所述貫穿槽內(nèi)的柔輪、固定安裝于所述貫穿槽的第一端且具有內(nèi)齒圈的剛輪及安裝在所述轉(zhuǎn)軸上且與該轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的波發(fā)生器，所述柔輪包括環(huán)形本體及于所述環(huán)形本體的外緣延伸形成的筒狀輪體，所述波發(fā)生器插設(shè)在所述筒狀輪體內(nèi)，所述筒狀輪體的外壁設(shè)置有與所述內(nèi)齒圈相嚙合的外齒圈；
[0010]固定連接在所述環(huán)形本體上且設(shè)置于所述貫穿槽的第二端的輸出軸；
[0011]用于將所述輸出軸支承在所述貫穿槽上的軸承。
[0012]進(jìn)一步地，還包括固定安裝在所述轉(zhuǎn)軸上且與該轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的法蘭軸套，所述波發(fā)生器固定連接在所述法蘭軸套上。
[0013]進(jìn)一步地，所述軸承包括固定安裝在所述輸出軸上的內(nèi)圈及固定安裝于所述貫穿槽內(nèi)的外圈；所述輸出軸的外壁朝外延伸形成有環(huán)形凸緣，所述環(huán)形凸緣背離于所述柔輪的一側(cè)上開(kāi)設(shè)有第一環(huán)形卡槽，所述內(nèi)圈容納于第一環(huán)形卡槽內(nèi)，所述關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括用于將所述內(nèi)圈固定安裝于所述第一環(huán)形卡槽內(nèi)的第一壓蓋；所述安裝座靠近于所述第二端的一側(cè)上開(kāi)設(shè)有第二環(huán)形卡槽，所述外圈容納于第二環(huán)形卡槽內(nèi)，所述關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)還包括用于將所述外圈固定安裝于所述第二環(huán)形卡槽內(nèi)的第二壓蓋。
[0014]進(jìn)一步地，還包括依次穿過(guò)所述環(huán)形本體、所述環(huán)形凸緣與所述第一壓蓋以使所述柔輪、所述輸出軸與所述第一壓蓋固定連接的第一緊固件。
[0015]進(jìn)一步地，還包括固定安裝在所述安裝座上的第一連接臂及固定安裝在所述輸出軸上的第二連接臂。
[0016]進(jìn)一步地，所述輸出軸上設(shè)置有型面軸，所述第二連接臂上開(kāi)設(shè)有供所述型面軸插接的型孔，所述型面軸與所述型孔為型面聯(lián)接。
[0017]進(jìn)一步地，還包括設(shè)置于所述第二連接臂上的扭力傳感組件，所述扭力傳感組件包括貼設(shè)于所述第二連接臂上的應(yīng)變片及與所述應(yīng)變片電連接的測(cè)扭力電路板。
[0018]進(jìn)一步地，還包括用于對(duì)所述轉(zhuǎn)軸制動(dòng)的電磁抱閘組件，所述電磁抱閘組件包括固定安裝于所述轉(zhuǎn)軸上且于該轉(zhuǎn)軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)的導(dǎo)磁摩擦件、連接在所述殼體上的摩擦組件、固定安裝于所述摩擦組件上的磁體及設(shè)置于摩擦組件上的電磁線圈，所述導(dǎo)磁摩擦件與所述摩擦組件于所述電磁線圈斷電時(shí)相吸合，所述導(dǎo)磁摩擦件與所述摩擦組件于所述電磁線圈通正向電壓時(shí)相分離，所述導(dǎo)磁摩擦件與所述摩擦組件于所述電磁線圈通反向電壓時(shí)相吸合。
[0019]進(jìn)一步地，所述摩擦組件包括連接在殼體上的第一壓盤及連接在所述第一壓盤上的第二壓盤，所述第一壓盤包括與所述殼體相頂?shù)值牡谝画h(huán)形部及于所述第一環(huán)形部的內(nèi)緣延伸形成的第一筒狀部，所述第二壓盤包括與所述第一環(huán)形部相對(duì)的第二環(huán)形部及于所述第二環(huán)形部的內(nèi)緣延伸形成的第二筒狀部；所述轉(zhuǎn)軸穿設(shè)于所述第一筒狀部?jī)?nèi)，所述第一筒狀部穿設(shè)于所述第二筒狀部?jī)?nèi)；所述磁體夾設(shè)在所述第一環(huán)形部與所述第二環(huán)形部之間，所述電磁線圈嵌裝于所述第一筒狀部與所述第二筒狀部之間。
[0020]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)磁摩擦件包括面向于所述摩擦組件設(shè)置的導(dǎo)磁摩擦環(huán)及固定連接在所述導(dǎo)磁摩擦環(huán)背離于所述摩擦組件的一側(cè)上且與所述轉(zhuǎn)軸固定連接的延展環(huán)，所述延展環(huán)上沿徑向開(kāi)設(shè)有安裝孔，所述安裝孔設(shè)置有用于將所述延展環(huán)固定連接在所述轉(zhuǎn)軸上的第二緊固件。
[0021]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)效果是:安裝座作為固定機(jī)架，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件的轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)諧波減速器的波發(fā)生器高速轉(zhuǎn)動(dòng)，波發(fā)生器使得柔輪產(chǎn)生柔性變形，柔輪與固定在安裝座上的剛輪嚙合傳動(dòng)，通過(guò)固定在柔輪上的輸出軸輸出動(dòng)力，作低速轉(zhuǎn)動(dòng)。諧波減速器是少齒差大比率的減速器，軸向尺寸小，關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)整體結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)鏈短，誤差累積小。該關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)剛度強(qiáng)，可承載大的軸向、徑向、扭轉(zhuǎn)力、傾覆力及其組合形式負(fù)載。該關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)適用于單旋轉(zhuǎn)自由度的場(chǎng)合，將其應(yīng)用于穿戴式外骨骼機(jī)器人上時(shí)，直接驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)臂，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件位于關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)面其中一側(cè)，便于在另外一側(cè)進(jìn)行穿戴，提高穿戴體驗(yàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的立體裝配圖；
[0023]圖2是圖1的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的另一角度的立體裝配圖；
[0024]圖3是圖1的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的剖視圖；
[0025]圖4是圖1的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的立體分解圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]請(qǐng)參閱圖1至圖4，本發(fā)明實(shí)施例提供的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括:
[0028]具有一貫穿槽11的安裝座10，貫穿槽11具有相對(duì)設(shè)置的第一端Ila及第二端Ilb ；
[0029]轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件20，轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)件20包括連接在安裝座10上的殼體21及樞接于殼體21上的轉(zhuǎn)軸22 ；
[0030]諧波減速器30，諧波減速器30包括設(shè)置于貫穿槽11內(nèi)的柔輪31、固定安裝于貫穿槽11的第一端Ila且具有內(nèi)齒圈321的剛輪32及安裝在轉(zhuǎn)軸22上且與該轉(zhuǎn)軸22同步轉(zhuǎn)動(dòng)的波發(fā)生器33，柔輪31包括環(huán)形本體311及于環(huán)形本體311的外緣延伸形成的筒狀輪體312，波發(fā)生器33插設(shè)在筒狀輪體312內(nèi)，筒狀輪體312的外壁設(shè)置有與內(nèi)齒圈321相嚙合的外齒圈3121 ;
[0031]固定連接在環(huán)形本體311上且設(shè)置于貫穿槽11的第二端Ilb的輸出軸40 ；
[0032]用于將輸出軸40支承在貫