柔性傳動裝置和可調彈簧和儲能部件和機器人和鎖合裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于傳動裝置技術。特別是涉及一種柔性傳動裝置和可調彈簧和儲能部件和和鎖合部件應用該柔性傳動裝置的機器人。
【背景技術】
[0002]現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品的時候，由于人類肢體的硬度或產品的剛度，所能造成的阻力小于驅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向前運動，可能會對其他的構件或工人造成損傷。
【發明內容】
[0003]本發明為克服現有技術中存在的技術問題而提供一種柔性傳動裝置和可調彈簧和儲能部件和鎖合裝置和一種應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動和剛性傳動狀態之間自由切換。
[0004]—種柔性傳動裝置或可調彈簧或儲能部件或鎖合裝置，包括驅動構件和多個相對運動構件，多個相對運動構件包括第一相對運動構件、第二相對運動構件、第三相對運動構件、第四相對運動構件、第五相對運動構件；
[0005]第一相對運動構件與第二相對運動構件以二者之間相對轉動自如的方式設置，第一相對運動構件與第二相對運動構件相對轉動的轉動軸線為第一轉動軸線；
[0006]第三相對運動構件與第四相對運動構件以二者之間相對轉動自如的方式設置，第三相對運動構件與第四相對運動構件相對轉動的轉動軸線為第二轉動軸線；
[0007]第五相對運動構件與第一相對運動構件以二者之間相對轉動自如的方式設置，第三相對運動構件與第四相對運動構件相對轉動的轉動軸線為第三轉動軸線；
[0008]第一轉動軸線與第三轉動軸線之間具有始終大于零的間距；
[0009]第二相對運動構件與第三相對運動構件通過第一閉式平面運動副活動連接；
[0010]第四相對運動構件與第五相對運動構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件和通過第二閉式平面運動副連接的一對相對運動構件中，其中一對相對運動構件之間設有驅動構件，驅動構件用于改變第二轉動軸線與第一轉動軸線之間的距離或改變第二轉動軸線與第一轉動軸線之間的距離以將改變柔性傳動裝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件和通過第二閉式平面運動副連接的一對相對運動構件中的另一對相對運動構件或第一相對運動構件與第二相對運動構件之間或在第三相對運動構件與第四相對運動構件之間或在第五相對運動構件與第一相對運動構件之間設有彈簧，彈簧用于阻礙被彈簧連接的兩個相對運動構件發生相對轉動。
[0013]以在第一相對運動構件和第二相對運動構件之間設置彈簧為例，在第一轉動軸線和第二轉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，調節與該阻力矩平衡時第三相對運動構件相對于第二轉動軸線的運動趨勢產生時第一轉動軸線所受到的徑向力，即調節了第五相對運動構件傳遞的扭矩對應的彈簧變形量，即柔性傳動裝置的柔性程度。
[0014]優選的技術方案，其附加技術特征在于:驅動構件還用于改變第二轉動軸線與第一轉動軸線之間的距離或改變第二轉動軸線與第一轉動軸線之間的距離以將柔性傳動裝置在剛性傳動狀態和柔性傳動狀態之間切換，
[0015]在通過第一閉式平面運動副連接的一對相對運動構件或通過第二閉式平面運動副連接的一對相對運動構件中，其中一對相對運動構件的相對運動方向在第一轉動軸線與第二轉動軸線重合時，與第一轉動軸線遠離第二轉動軸線的方向垂直或者在第三轉動軸線與第二轉動軸線重合時，與第三轉動軸線遠離第二轉動軸線的方向垂直；
[0016]彈簧用于在第一轉動軸線或第三轉動軸線與第二轉動軸線重合時，將沿與第二轉動軸線重合的轉動軸線自如旋轉的兩個相對運動構件處于兩個相對運動構件相互遠離的方向與第二轉動軸線離開第一轉動軸線或第三轉動軸線的方向垂直的狀態。
[0017]通過驅動構件驅動第四相對運動構件相對于第五相對運動構件的不同位置，可以決定第一轉動軸線與第二轉動軸線是否重合。當第一轉動軸線與第二轉動軸線重合時，第五相對運動構件受到扭矩時，由于第二相對運動構件和第三相對運動構件的相對滑動方向與第一轉動軸線和第二轉動軸線垂直，使得第一轉動軸線和第二轉動軸線的相對運動趨勢不會導致第二、三相對運動構件之間不會發生相對滑動。所以第二、第三相對運動構件將會導致第一轉動軸線和第二轉動軸線無法脫離，所以第一相對運動構件與第五相對運動構件一起轉動，此時，該柔性轉動裝置處于剛性轉動狀態。
[0018]當第一轉動軸線與第二轉動軸線不重合時，第五相對運動構件受到扭矩時，由于第一轉動軸線和第二轉動軸線不重合，第一轉動軸線和第二轉動軸線的相對運動趨勢會導致第二、三相對運動構件之間發生相對滑動，所以第二相對運動構件、第三相對運動構件將無法保持原有的相對固定的狀態，所以第四相對運動構件與第三相對運動構件之間將會發生相對轉動，第二相對運動構件與第一相對運動構件也會發生相對轉動。所以柔性傳動裝置整體上將會處于柔性傳動的狀態。
[0019]以在第一相對運動構件和第二相對運動構件之間設置彈簧為例，當第一轉動軸線和第二轉動軸線重合時，因為力臂為零，第三相對運動構件相對于第二轉動軸線的運動趨勢產生時第一轉動軸線所受到的徑向力，并不會為第二相對運動構件上相對于第一相對運動構件的轉動提供力矩。所以只要彈簧發生無窮小的形變，產生無窮小的力矩，而另一側的力臂為零，那么第一轉動軸線處的第一相對運動構件和第二相對運動構件就不會發生相對轉動。該柔性傳動裝置處于剛性驅動狀態。
[0020]而當第一轉動軸線和第二轉動軸線不重合時，因為力臂不為零，第三相對運動構件相對于第二轉動軸線的運動趨勢產生時第一轉動軸線所受到的徑向力，可以為第二相對運動構件上相對于第一相對運動構件的轉動提供力矩，所以需要彈簧發生形變，產生阻力矩。所以第一相對運動構件和第二相對運動構件之間會產生相對轉動，柔性傳動裝置的各個相對運動構件之間也會產生相對運動，柔性傳動裝置整體上處于柔性傳動狀態。
[0021 ]進一步優選的技術方案，其附加技術特征在于: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動軸線自如轉動的兩個相對運動構件或沿第二轉動軸線自如轉動的兩個相對運動構件或沿第三轉動軸線自如轉動的兩個相對運動構件在壓縮彈簧的兩端外側設有彈簧阻擋部；
[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動軸線和第二轉動軸線和第三轉動軸線中的一條轉動軸線自如轉動的兩個相對運動構件中的一者連接，第一端和第四端均與沿轉動軸線自如轉動的兩個相對運動構件中的另一者連接，在第一轉動軸線、第二轉動軸線和第三轉動軸線共面時，第一轉動軸線、第二轉動軸線和第三轉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時，壓縮彈簧仍然可以保持被部分壓縮的狀態，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動裝置而導致相關運動部件，在靜止時，無法及時消除振動的問題。
[0024]設置兩個拉伸彈簧，可以使得被連接的相對運動構件在不傳遞扭矩的時候處于平衡狀態，一旦該相對運動構件相對于另一個相對運動構件發生某個方向的移動，反方向的拉伸彈簧會加上，為該相對運動構件施加回復力，以保證該相對運動構件的受力平衡，也實現了柔性傳動的功能。
[0025]優選的技術方案，其附加技術特征在于:第一相對運動構件為第一端蓋，第二相對運動構件為第一擺臂，第一擺臂與第一端蓋鉸接，第三相對運動構件為第二擺臂，第四相對運動構件為第三擺臂，第三擺臂與第二擺臂鉸接，第五相對運動構件為第二端蓋，第二端蓋與第一端蓋鉸接。
[0026]通過將第一?第五相對運動構件設置成端蓋，以及端蓋內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]進一步優選的技術方案，其附加技術特征在于:驅動裝置為設置在第三擺臂上的電機，電機設有輸出齒輪，輸出齒輪與齒條嗤合，齒條安裝在第二端蓋上；
[0028]或者，
[0029]驅動裝置為設置在第二端蓋上的電機，電機設有輸出齒輪，輸出齒輪與齒條嚙合，齒條安裝在第二擺臂上。
[0030]通過驅動電機和齒輪齒條的組合，可以方便的改變第二轉動軸線和第一轉動軸線之間的距離，以改變柔性傳動裝置處于柔性或剛性傳動狀態，或柔性傳動裝置的柔性程度。[0031 ]進一步優選的技術方案，其附加技術特征在于:第二端蓋上安裝有一對第二導軌，第三擺臂上設有一對第二滑塊，每個第二滑塊分別滑動設置在一條第二導軌上；
[0032]第一擺臂上設有一對第一導軌，第二擺臂上設有一對第一滑塊，每個第一滑塊分別滑動設置在一條第一導軌上。
[0033]通過設置一對第二導軌，可以承擔各個相對運動構件之間的扭矩，避免單個滑塊承擔扭矩的不合理現象出現。而且通過設置兩根導