關節(jié)機構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于關節(jié)結構領域，尤其涉及一種關節(jié)機構。
【背景技術】
[0002]近數(shù)十年來，機器人技術得到的快速發(fā)展，并應用到生活生產的各行各業(yè)。其中用于完成重復任務的工業(yè)機器人技術最為成熟，開發(fā)難度小，尤其是模塊化可重構機器人的提出，使得有些時候只需要用幾個模塊進行簡單拼接即可集成出一臺滿足功能的機器人。而在社會消費需求的刺激和政策引導下，智能機器人的研究方興未艾。其中，可穿戴式外骨骼機器人作為一款高度集成的智能機器人，為癱瘓病患、體弱者乃至士兵帶來了福音。由于其與人體之間存在著緊密的接觸或聯(lián)系，對結構緊湊性、安全性、舒適性、美觀性都有著更高要求。
[0003]在機器人領域，模塊化研究已取得較多成果。華南理工大學研發(fā)的T型和I型關節(jié)模塊(中國專利:CN201300421Y和CN201291458Y)，通過卡環(huán)與加長管(直管或轉彎管)任意組合，即可實現(xiàn)大多數(shù)常規(guī)機器人的功能。沈陽自動化研究所研制的一種水陸兩棲蛇形機器人關節(jié)模塊(中國專利:CN201092046Y)，在結構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Amtec公司開發(fā)并已商品化的工業(yè)用單自由度機器人關節(jié)(德國專利:DE19939646.A1)具有一定通用性，但是偏向于其他應用場所。中國科學院深圳先進技術研究院研制的便攜式可穿戴下肢康復及助興外骨骼機器人所涉及的關節(jié)結構(中國專利:CN102846448B)，充分考慮了結構緊湊性、外形美觀性，以及人體穿戴的舒適性，但也存在一定不足:關節(jié)內采用多級減速(齒輪箱、絲桿與曲柄滑塊的組合)運動鏈較長，容易造成較大累積誤差，結構剛性差(具體表現(xiàn)為末端機械間隙大)；由于關節(jié)內腔空間有限且零件較多，在保證驅動力足夠的前提下對零部件強度要求較高。上述方案能應用于醫(yī)療康復其他領域，比如主從控制的手術機器人，然而對于穿戴式外骨骼機器人而言并不適用。
[0004]在一般情況下，驅動力與功率越大，關節(jié)機構整體尺寸也要相應增大，而在一些場合，這種矛盾難以調和。以穿戴式外骨骼機器人為例，為避免干涉以及保證舒適性，關節(jié)機構尺寸(尤其是關節(jié)轉軸的軸向尺寸)要做得盡可能小，而同時又必須能帶動一定負載，現(xiàn)有技術均難以同時滿足上述要求。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種關節(jié)機構，旨在解決現(xiàn)有關節(jié)機構難以同時滿足尺寸小和承受能力大的要求及多級減速誤差累積與結構剛性差的技術問題。
[0006]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，一種關節(jié)機構，包括:
[0007]具有一貫穿槽的安裝座，所述貫穿槽具有相對設置的第一端及第二端；
[0008]轉動驅動件，所述轉動驅動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軸；
[0009]諧波減速器，所述諧波減速器包括設置于所述貫穿槽內的柔輪、固定安裝于所述貫穿槽的第一端且具有內齒圈的剛輪及安裝在所述轉軸上且與該轉軸同步轉動的波發(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)生器插設在所述筒狀輪體內，所述筒狀輪體的外壁設置有與所述內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]進一步地，還包括固定安裝在所述轉軸上且與該轉軸同步轉動的法蘭軸套，所述波發(fā)生器固定連接在所述法蘭軸套上。
[0013]進一步地，所述軸承包括固定安裝在所述輸出軸上的內圈及固定安裝于所述貫穿槽內的外圈；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上開設有第一環(huán)形卡槽，所述內圈容納于第一環(huán)形卡槽內，所述關節(jié)機構還包括用于將所述內圈固定安裝于所述第一環(huán)形卡槽內的第一壓蓋；所述安裝座靠近于所述第二端的一側上開設有第二環(huán)形卡槽，所述外圈容納于第二環(huán)形卡槽內，所述關節(jié)機構還包括用于將所述外圈固定安裝于所述第二環(huán)形卡槽內的第二壓蓋。
[0014]進一步地，還包括依次穿過所述環(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]進一步地，所述輸出軸上設置有型面軸，所述第二連接臂上開設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]進一步地，還包括設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于所述第二連接臂上的應變片及與所述應變片電連接的測扭力電路板。
[0018]進一步地，還包括用于對所述轉軸制動的電磁抱閘組件，所述電磁抱閘組件包括固定安裝于所述轉軸上且于該轉軸同步轉動的導磁摩擦件、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置于摩擦組件上的電磁線圈，所述導磁摩擦件與所述摩擦組件于所述電磁線圈斷電時相吸合，所述導磁摩擦件與所述摩擦組件于所述電磁線圈通正向電壓時相分離，所述導磁摩擦件與所述摩擦組件于所述電磁線圈通反向電壓時相吸合。
[0019]進一步地，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)形部相對的第二環(huán)形部及于所述第二環(huán)形部的內緣延伸形成的第二筒狀部；所述轉軸穿設于所述第一筒狀部內，所述第一筒狀部穿設于所述第二筒狀部內；所述磁體夾設在所述第一環(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]進一步地，所述導磁摩擦件包括面向于所述摩擦組件設置的導磁摩擦環(huán)及固定連接在所述導磁摩擦環(huán)背離于所述摩擦組件的一側上且與所述轉軸固定連接的延展環(huán)，所述延展環(huán)上沿徑向開設有安裝孔，所述安裝孔設置有用于將所述延展環(huán)固定連接在所述轉軸上的第二緊固件。
[0021]本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術的技術效果是:安裝座作為固定機架，轉動驅動件的轉軸帶動諧波減速器的波發(fā)生器高速轉動，波發(fā)生器使得柔輪產生柔性變形，柔輪與固定在安裝座上的剛輪嚙合傳動，通過固定在柔輪上的輸出軸輸出動力，作低速轉動。諧波減速器是少齒差大比率的減速器，軸向尺寸小，關節(jié)機構整體結構緊湊，傳動鏈短，誤差累積小。該關節(jié)機構結構剛度強，可承載大的軸向、徑向、扭轉力、傾覆力及其組合形式負載。該關節(jié)機構適用于單旋轉自由度的場合，將其應用于穿戴式外骨骼機器人上時，直接驅動旋轉關節(jié)臂，轉動驅動件位于關節(jié)旋轉面其中一側，便于在另外一側進行穿戴，提高穿戴體驗。
【附圖說明】
[0022]圖1是本發(fā)明實施例提供的關節(jié)機構的立體裝配圖；
[0023]圖2是圖1的關節(jié)機構的另一角度的立體裝配圖；
[0024]圖3是圖1的關節(jié)機構的剖視圖；
[0025]圖4是圖1的關節(jié)機構的立體分解圖。
【具體實施方式】
[0026]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0027]請參閱圖1至圖4，本發(fā)明實施例提供的關節(jié)機構，包括:
[0028]具有一貫穿槽11的安裝座10，貫穿槽11具有相對設置的第一端Ila及第二端Ilb ；
[0029]轉動驅動件20，轉動驅動件20包括連接在安裝座10上的殼體21及樞接于殼體21上的轉軸22 ；
[0030]諧波減速器30，諧波減速器30包括設置于貫穿槽11內的柔輪31、固定安裝于貫穿槽11的第一端Ila且具有內齒圈321的剛輪32及安裝在轉軸22上且與該轉軸22同步轉動的波發(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插設在筒狀輪體312內，筒狀輪體312的外壁設置有與內齒圈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