关节模组及机器人

本发明涉及机器人关节模组研究的，更具体地，涉及一种关节模组及机器人。

背景技术：

1、在现代机器人技术和自动化领域中，关节模组是机器人实现复杂动作和高精度控制的核心组件。传统的关节模组由电机和减速器等组件组成，然而，随着应用需求的不断提升，传统的关节模组在性能和功能上逐渐显现出一些不足。

2、目前，传统的关节模组将电机、减速器、编码器、驱动器等组件集成到一个尺寸紧凑的空间里，结构紧凑，但是现有电机驱动的四足移动机器人缺乏高性能越障能力，从高处跃下时，缺乏落地缓冲机制，同样的，在进行负载时，需要电机持续输出，这将消耗大量的能量。因此，在处理从高处跃下和高负载时，容易导致设备损坏或性能下降。传统的关节模组还难以实现瞬时大力矩输出，且瞬时大力矩输出时瞬间产生大量的热量，容易导致电机损坏，这影响了长期运行的机器人的可靠性，传统的关节模组在提供大力矩输出时，还需要持续高能耗的电力支持，这增加了机器人的能量消耗和运行成本。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的技术问题中的至少之一，本发明实施例提供一种关节模组及机器人，输出机构相对于底座组件能够实现多种工作模式，减少了关节模组的能量消耗。

2、本发明提供了一种关节模组，包括：底座组件；驱动机构，安装在上述底座组件中；传动机构，上述传动机构的一端与上述驱动机构连接；输出机构，可转动地套设在上述传动机构的外侧，使得上述驱动机构通过上述传动机构驱动上述输出机构相对于上述底座组件转动；第一阻尼单元，设置在上述传动机构内，被构造成改变上述传动机构对上述输出机构的驱动状态；以及弹性阻尼机构，包括：第二阻尼单元，安装在上述底座组件上；以及弹性机构，安装在上述第二阻尼单元和上述输出机构之间；其中，上述第一阻尼单元和上述第二阻尼单元都被构造成在外部电流的驱动下工作在释放状态，或锁定状态，或阻尼状态，使得上述输出机构相对于上述底座组件具有常态工作模式，或跳跃输出模式，或抗冲击缓冲模式，或负载保持模式。

3、可选地，上述传动机构包括：行星架，与上述底座组件连接；太阳轮组件，在上述驱动机构的驱动下可转动地安装在上述行星架的中心；多个第一支撑轴，在上述太阳轮组件的周围间隔安装在上述行星架上，多个上述第一阻尼单元分别套设在多个上述第一支撑轴上；多个行星轮，分别套设在多个上述第一阻尼单元上，且分别与上述太阳轮组件啮合，上述输出机构啮合在多个上述行星轮的外侧。

4、可选地，每个上述第一阻尼单元包括：多个第一磁流变液轴承组，间隔地套设在每个上述第一支撑轴上；至少一个第一线圈，分别设置在相邻的两个第一磁流变液轴承之间，上述第一线圈被构造成在通电状态下产生磁场，以改变上述第一磁流变液轴承组内的磁流变液的磁流变效应。

5、可选地，上述第二阻尼单元包括：内环，安装在上述行星架外侧；多个第二磁流变液轴承组，间隔地套设在上述内环的外侧；至少一个第二线圈，分别设置在相邻的两个第二磁流变液轴承之间，上述第二线圈被构造成在通电状态下产生磁场，以改变上述第二磁流变液轴承组内的磁流变液的磁流变效应；以及外环，套设在多个上述第二磁流变液轴承组的外侧，以在上述第二磁流变液轴承组的作用下限制上述输出机构相对于上述底座组件的转动。

6、可选地，上述弹性机构包括：扭簧，套设在上述外环的外侧，上述扭簧的一端与上述外环连接，上述扭簧的另一端与上述输出机构连接，上述扭簧被构造成在上述第一阻尼单元处于释放状态或阻尼状态、且上述第二阻尼单元处于锁定状态或阻尼状态下，弹性地限制上述输出机构相对于上述底座组件的转动。

7、可选地，上述第一磁流变液轴承组和上述第二磁流变液轴承组分别响应于通入上述第一线圈和上述第二线圈的电流大小调节各自的阻尼，以使上述输出机构相对于上述底座组件的转动角度大于上述外环相对于上述底座组件的转动角度，使得上述扭簧吸收来自外部不同冲击的能量，上述输出机构相对于上述底座组件实现抗冲击缓冲模式。

8、可选地，在上述第一磁流变液轴承组处于释放状态、且上述第二磁流变液轴承组处于锁定状态的情况下，上述输出机构带动上述扭簧的一端进行压缩，并在上述扭簧压缩至阈值的情况下，上述驱动机构改变当前的转动方向，上述输出机构相对于上述底座组件实现上述跳跃输出模式。

9、可选地，在上述第一磁流变液轴承组处于锁定状态的情况下，上述输出机构相对于上述底座组件实现上述负载保持模式。

10、可选地，上述输出机构包括：输出盘，上述输出盘的内圈啮合在多个上述行星轮的外侧；端盖，包括筒体部和从上述筒体部的端部向外突出的凸缘，上述筒体部安装在上述传动机构的行星架上；第一轴承，设置在上述输出盘的内圈顶部和上述筒体部的外侧之间，以支撑上述输出盘相对于上述端盖的转动，上述凸缘被构造成与上述内环配合协作，以限制上述输出盘在轴向方向的移动；以及第二轴承，设置在上述太阳轮组件的第二支撑轴和上述筒体部的内侧之间，以支撑上述太阳轮组件相对于上述行星架转动。

11、根据本发明另一个方面的发明构思，还提供了一种机器人，包括：上述关节模组；以及第一关节和第二关节，分别安装在上述关节模组的底座组件和输出机构上，使得上述第二关节在上述关节模组的驱动下相对于上述第一关节转动。

12、根据本发明实施例的一种关节模组及机器人，第一阻尼单元改变传动机构对输出机构的驱动状态，弹性阻尼机构包括第二阻尼单元和弹性机构，第二阻尼单元安装在底座组件上，弹性机构安装在第二阻尼单元和输出机构之间，第一阻尼单元和第二阻尼单元都被构造成在外部电流的驱动下工作在释放状态，或锁定状态，或阻尼状态，使得输出机构相对于底座组件具有常态工作模式，或跳跃输出模式，或抗冲击缓冲模式，或负载保持模式。输出机构相对于底座组件实现跳跃输出模式时，能够实现瞬时大力矩输出；输出机构相对于底座组件实现抗冲击缓冲模式时，能够提升关节模组整体的可靠性和耐久性；输出机构相对于底座组件实现负载保持模式时，能够实现长时间力矩保持且能够减少关节模组的能量消耗。

1.一种关节模组，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的关节模组，其特征在于，所述传动机构包括：

3.根据权利要求2所述的关节模组，其特征在于，每个所述第一阻尼单元包括：

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的关节模组，其特征在于，所述第二阻尼单元包括：

5.根据权利要求4所述的关节模组，其特征在于，所述弹性机构包括：

6.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，所述第一磁流变液轴承组和所述第二磁流变液轴承组分别响应于通入所述第一线圈和所述第二线圈的电流大小调节各自的阻尼，以使所述输出机构相对于所述底座组件的转动角度大于所述外环相对于所述底座组件的转动角度，使得所述扭簧吸收来自外部不同冲击的能量，所述输出机构相对于所述底座组件实现抗冲击缓冲模式。

7.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，在所述第一磁流变液轴承组处于释放状态、且所述第二磁流变液轴承组处于锁定状态的情况下，所述输出机构带动所述扭簧的一端进行压缩，并在所述扭簧压缩至阈值的情况下，所述驱动机构改变当前的转动方向，所述输出机构相对于所述底座组件实现所述跳跃输出模式。

8.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，在所述第一磁流变液轴承组处于锁定状态的情况下，所述输出机构相对于所述底座组件实现所述负载保持模式。

9.根据权利要求5所述的关节模组，其特征在于，所述输出机构包括：

10.一种机器人，其特征在于，包括：