本發(fā)明屬于助力機器人領(lǐng)域，具體地說是一種助力機器人柔性關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

我國已經(jīng)開始步入老齡化社會，60歲以上的老齡人口呈現(xiàn)不斷的上升趨勢。此外,由于交通事故、自然災(zāi)害和疾病等也造成了大批量需要醫(yī)治的患者。于是，尋找一種高效科學(xué)的康復(fù)方法幫助患者康復(fù)，已經(jīng)成為了一項迫切的任務(wù)。助力機器人從此誕生，它可幫助患者重復(fù)動作，幫助患者康復(fù)。與此同時，人機交互已成為研究中的重點，助力機器人在幫助患者康復(fù)過程中，要與人產(chǎn)生交互。傳統(tǒng)的剛性機器人不能滿足柔順化，輕量化的特點，所以需要柔性的機器人系統(tǒng)用于患者康復(fù)的過程中。

助力機器人柔性關(guān)節(jié)面臨著實現(xiàn)輕量化、柔順化，針對上述問題，所以急需一種新型的助力機器人柔性關(guān)節(jié)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了滿足助力機器人幫助患者康復(fù)所需的上述要求，本發(fā)明的目的在于提供一種助力機器人柔性關(guān)節(jié)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括主電機、中間連桿、副電機、輸出連桿、連桿、底板、導(dǎo)向桿、絲杠及彈簧滑塊組，其中主電機安裝在助力機器人的殼體內(nèi)，輸出端連接有所述中間連桿，所述絲杠轉(zhuǎn)動安裝在中間連桿上，任一端與安裝在該中間連桿上的所述副電機的輸出端相連，所述絲杠與副電機隨中間連桿由主電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)；所述絲杠上連接有彈簧滑塊組，所述副電機驅(qū)動絲杠旋轉(zhuǎn)，通過絲杠帶動該彈簧滑塊組直線往復(fù)運動；在所述絲杠的兩側(cè)分別設(shè)有與彈簧滑塊組的兩端相連接的導(dǎo)向桿，每側(cè)所述導(dǎo)向桿的兩端分別通過連桿與底板連接，所述絲杠由主電機驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的同時通過彈簧滑塊組及導(dǎo)向桿帶動底板同步旋轉(zhuǎn)，該底板上安裝有輸出連桿；

其中：所述彈簧滑塊組包括支撐盤、中間滑塊、滑塊及彈簧，該中間滑塊與所述絲杠螺紋連接，所述中間滑塊的兩側(cè)分別設(shè)有套在兩側(cè)所述導(dǎo)向桿上的滑塊，所述中間滑塊及兩側(cè)的滑塊均容置于支撐盤中，兩側(cè)的滑塊與所述支撐盤的兩端固接，所述中間滑塊可相對于支撐盤往復(fù)運動，在所述中間滑塊與兩側(cè)的滑塊之間分別通過彈簧相連；所述支撐盤為中空的長方體形狀，兩端均設(shè)有開口；所述中間滑塊中間開有與絲杠連接的螺紋孔，兩側(cè)的所述滑塊上均開有光孔；所述彈簧的受力方向與中間滑塊的運動方向相垂直；所述中間滑塊受主電機輸出的轉(zhuǎn)矩，通過所述彈簧擠壓兩側(cè)的滑塊，使所述彈簧滑塊組受旋轉(zhuǎn)力；

所述中間連桿兩端端部均安裝有軸承座，所述絲杠的兩端分別轉(zhuǎn)動安裝于兩端的軸承座上，任一端通過聯(lián)軸器與所述副電機的輸出端相連；所述中間連桿兩端的下方均設(shè)有連桿，該連桿呈“凹”字形，所述軸承座位于該“凹”字形的中空部分；

所述底板的一端為圓形，另一端向上彎折、并插接有所述輸出連桿；所述底板與輸出連桿為過盈配合，該底板隨所述中間連桿、絲杠的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明的優(yōu)點與積極效果為：

1.本發(fā)明屬于主動調(diào)節(jié)變剛度機構(gòu)，兩個電機來驅(qū)動和調(diào)節(jié)柔性變剛度關(guān)節(jié)，主電機用來整體驅(qū)動，副電機用于調(diào)節(jié)滑塊在絲杠上的位置。

2.本發(fā)明可廣泛用于醫(yī)療機器人中的助力機器人，可大大提高人機交互的安全性，具有低阻抗、功率密度高、精確力控制和減震緩沖等諸多優(yōu)點。

3.本發(fā)明采用兩個電機驅(qū)動，彈簧受力方向與滑塊的運動方向垂直，可大大的節(jié)約能源。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中彈簧滑塊組的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中：1為主電機，2為中間連桿，3為副電機，4為輸出連桿，5為連桿，6為軸承座，7為底板，8為導(dǎo)向桿，9為絲杠，10為聯(lián)軸器，11為彈簧滑塊組，1101為支撐盤，1102為中間滑塊，1103為滑塊，1104為彈簧，1105為開口。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述。

如圖1所示，本發(fā)明包括主電機1、中間連桿2、副電機3、輸出連桿4、連桿5、軸承座6、底板7、導(dǎo)向桿8、絲杠9、聯(lián)軸器10及彈簧滑塊組11，其中主電機1固定安裝在助力機器人的殼體內(nèi)，輸出端通過諧波減速器與中間連桿2相連(與中間連桿2鍵槽配合)，驅(qū)動該中間連桿2繞主電機1的中心軸旋轉(zhuǎn)。中間連桿2長度方向的兩端均開有通孔，每端均通過螺栓連接有軸承座6。

絲杠9的兩端分別轉(zhuǎn)動安裝于兩端的軸承座6上，任一端通過聯(lián)軸器10與固定在中間連桿2上的副電機3的輸出端相連。主電機1驅(qū)動中間連桿2旋轉(zhuǎn)，安裝在中間連桿2上的副電機3和絲杠9隨中間連桿2的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。絲杠9上連接有彈簧滑塊組11，副電機3驅(qū)動絲杠9旋轉(zhuǎn)，通過絲杠9帶動該彈簧滑塊組11直線往復(fù)運動。

中間連桿2兩端的下方均設(shè)有固定在底板7上的連桿5，該連桿5呈“凹”字形，軸承座6位于該“凹”字形的中空部分；連桿5底端開有四個螺栓孔，連桿5與底板7用螺栓剛性連接，連桿5旋轉(zhuǎn)帶動底板7旋轉(zhuǎn)。在絲杠9的兩側(cè)分別設(shè)有與彈簧滑塊組11的兩端相連接的導(dǎo)向桿8，每側(cè)導(dǎo)向桿8的兩端分別連接于中間連桿2兩端下方的連桿5上，導(dǎo)向桿8與連桿5為過盈配合，由導(dǎo)向桿8帶動連桿5旋轉(zhuǎn)。絲杠9由主電機1驅(qū)動旋轉(zhuǎn)的同時通過彈簧滑塊組11、導(dǎo)向桿8及連桿5帶動底板7同步旋轉(zhuǎn)。底板7的一端為圓形，另一端向上彎折、并插接有輸出連桿4，底板7與輸出連桿4為過盈配合，帶動輸出連桿4轉(zhuǎn)動。

如圖2所示，彈簧滑塊組11包括支撐盤1101、中間滑塊1102、滑塊1103及彈簧1104，該中間滑塊1102的中間開有螺紋孔，與絲杠9螺紋連接，中間滑塊1102的兩側(cè)分別設(shè)有滑塊1103，每側(cè)的滑塊1103上均開有光孔，套在兩側(cè)的導(dǎo)向桿8上。中間滑塊1102及兩側(cè)的滑塊1103均容置于支撐盤1101中，兩側(cè)的滑塊1103與支撐盤1101的兩端固接，中間滑塊1102可相對于支撐盤1101往復(fù)運動，在中間滑塊1102與兩側(cè)的滑塊1103之間分別通過彈簧1104相連。支撐盤1101為中空的長方體形狀，兩端均設(shè)有開口1105，以減輕支撐盤1101的重量，進而使柔性關(guān)節(jié)的整體重量降低。中間滑塊1102受主電機1輸出的轉(zhuǎn)矩，通過彈簧1104擠壓兩側(cè)的滑塊1103，使彈簧滑塊組11受旋轉(zhuǎn)力。彈簧1104的受力方向與中間滑塊1102的運動方向相垂直。

本發(fā)明的工作原理為：

中間連桿2由主電機1驅(qū)動并繞主電機1中心軸旋轉(zhuǎn)。中間連桿2兩端連接軸承座6，副電機3和絲杠9通過軸承座6安裝在中間連桿2上并隨中間連桿2旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。中間滑塊1102與絲杠9裝配，副電機3驅(qū)動絲杠9旋轉(zhuǎn)，通過導(dǎo)向桿8帶動整個彈簧滑塊塊組11整體直線運動，兩側(cè)的滑塊1103連接導(dǎo)向桿8，導(dǎo)向桿8連接底板7，底板7連接輸出連桿4。中間滑塊1102通過彈簧13擠壓兩側(cè)的滑塊1103，兩側(cè)的滑塊1103通過導(dǎo)向桿8和連桿5把力傳給底板7，底板7再帶動輸出連桿4使整個柔性關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動。柔性關(guān)節(jié)整體由主電機1驅(qū)動，副電機3主要用于調(diào)節(jié)彈簧滑塊組11在絲杠9上的位置，從而改變力臂，改變關(guān)節(jié)整體剛度。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)新穎、控制簡單、可靠穩(wěn)定、能耗低、質(zhì)量小的優(yōu)點，可廣泛用于醫(yī)療機器人中的助力機器人，可大大提高人機交互的安全性，具有低阻抗、功率密度高、精確力控制和減震緩沖等諸多優(yōu)點。