一种带弹簧缓冲机构的电动缸的制作方法

本技术涉及电动缸缓冲机构，具体为一种带弹簧缓冲机构的电动缸。

背景技术：

1、设备是电动直线执行器，专为人形机器人关节设计，其主要功能是实现关节的线性运动，并通过集成传感器与控制模块实现精确的位置、速度和力控。

2、在常见的带弹簧缓冲机构的电动缸中，为了实现对输出力或位移的感知，通常需要额外安装独立的压力传感器、应变片或力敏元件，这些外部传感装置往往布置在输出杆端部、缸体法兰处或负载连接界面等位置；

3、然而，这种设计方式带来一系列显著问题：首先，由于电动缸内部空间本就受限，尤其是用于人形机器人或紧凑型执行器时，缸体直径和轴向长度受到严格约束，额外增加的传感器及其安装支架、引线通道和密封结构会进一步挤占宝贵的内部容积，限制了传动部件（如丝杠、电机）的尺寸优化，从而影响整体推力密度和功率效率；其次，独立传感器的引入大幅增加了装配工序的复杂性，不仅需要精确对位、预紧调整和电气焊接，还需进行多轮标定与密封处理，导致生产节拍延长、良品率下降、维护成本上升；更为关键的是，外置或半嵌入式的传感器在高动态工况下极易受到冲击载荷、振动疲劳或机械碰撞的影响，例如机器人跌倒、抓取硬物反弹或频繁启停过程中产生的瞬时过载，都可能导致应变片断裂、压敏芯片失效或引线脱落，造成力反馈信号丢失甚至控制失稳，严重削弱了设备在真实非结构化环境中的可靠性与安全性；

4、因此，传统方案在空间利用率、装配效率和抗冲击鲁棒性方面均存在明显短板，难以满足新一代智能电动执行器对高集成度、高可靠性和高环境适应性的综合要求。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种带弹簧缓冲机构的电动缸，柔性传感弹簧集成缓冲与测力功能，省去外置传感器，节省空间、简化装配、提升可靠性与控制智能性，解决了常见的电动缸需外加传感器，占空间、难装配、易损坏，难以满足高集成与高可靠需求的问题。

2、为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种带弹簧缓冲机构的电动缸，包括有中空筒；还包括设置在中空筒左端面的安装筒，安装筒的左端面连接有安装件，安装筒内部安装有电机，中空筒内侧设有固定板，固定板上转动连接有螺杆，电机的输出端与螺杆相连，螺杆外侧螺纹连接有中空输出杆；

3、中空输出杆外侧套设有限位滑板，安装筒内壁设有与限位滑板配合的限位轨，限位滑板上设有与限位轨滑动配合的限位凸起，限位滑板的槽内安装有下电极环，中空筒内部的限位台阶处设有安装台，安装台上安装有上电极环，上电极环与下电极环之间设有由导电弹性复合材料制成的柔性传感弹簧，其柔性传感弹簧用于在缓冲的同时感知轴向力或位移。

4、进一步，中空筒的右端面固定安装有盖板，中空输出杆的右端面连接有可轴向伸缩的伸缩杆，伸缩杆的末端设有用于连接外部负载的连接件。

5、进一步，柔性传感弹簧完全容纳于中空筒的内腔中，并与中空输出杆同轴布置，其轴向压缩量随中空输出杆的运动而变化，从而改变电阻值，以对力或位移进行实时感知。

6、进一步，上电极环嵌设于中空筒内腔顶端的安装台上并与柔性传感弹簧上端导电层保持电接触，下电极环安装于限位滑板的环形槽内并与柔性传感弹簧下端保持电接触。

7、进一步，上电极环和下电极环分别通过柔性引线连接至外部信号采集电路，柔性引线为柔性印刷电路排线，并穿过中空筒或限位滑板上的引线孔引出。

8、进一步，限位滑板通过其表面的限位凸起与安装筒内壁的限位轨形成轴向导向滑动副，用于约束中空输出杆在运动过程中不发生周向旋转。

9、进一步，柔性传感弹簧由热塑性聚氨酯基体与碳纳米管填料复合而成，其电阻随压缩形变呈单调变化，可用于构建力-电信号映射模型，以闭环柔顺控制。

10、与现有技术相比，本申请的技术方案具备以下有益效果：

11、1、通过将由导电弹性复合材料制成的柔性传感弹簧同轴设置于中空筒内腔，并利用上、下电极环构成电阻测量回路，使弹簧在承担缓冲和储能功能的同时，直接作为力/位移传感器使用；无需额外安装独立的压力或应变传感器，不仅节省了内部空间、降低了装配复杂度，还避免了传统外置传感器易受冲击损坏的问题，从而大幅提升了电动缸在高动态、高冲击工况下的结构紧凑性、环境适应性与长期运行可靠性；

12、2、柔性传感弹簧的电阻值随中空输出杆运动引起的压缩形变而单调变化，结合外部信号采集电路可实时解算出轴向作用力或位移量；该反馈信号可直接用于闭环控制算法（如阻抗控制或力位混合控制），使电动缸在驱动机器人关节或执行抓取任务时具备自适应柔顺响应能力，有效吸收外部冲击、防止过载损伤，并提升与人或非结构化环境交互时的安全性与智能化水平。

1.一种带弹簧缓冲机构的电动缸，包括有中空筒（1）；其特征在于：还包括设置在中空筒（1）左端面的安装筒（2），安装筒（2）的左端面连接有安装件（3），安装筒（2）内部安装有电机（31），中空筒（1）内侧设有固定板（4），固定板（4）上转动连接有螺杆（5），电机（31）的输出端与螺杆（5）相连，螺杆（5）外侧螺纹连接有中空输出杆（11）；

2.根据权利要求1所述的一种带弹簧缓冲机构的电动缸，其特征在于：中空筒（1）的右端面固定安装有盖板（14），中空输出杆（11）的右端面连接有可轴向伸缩的伸缩杆（15），伸缩杆（15）的末端设有用于连接外部负载的连接件（16）。

3.根据权利要求1所述的一种带弹簧缓冲机构的电动缸，其特征在于：柔性传感弹簧（10）完全容纳于中空筒（1）的内腔中，并与中空输出杆（11）同轴布置，其轴向压缩量随中空输出杆（11）的运动而变化，从而改变电阻值，以对力或位移进行实时感知。

4.根据权利要求1所述的一种带弹簧缓冲机构的电动缸，其特征在于：上电极环（9）嵌设于中空筒（1）内腔顶端的安装台（8）上并与柔性传感弹簧（10）上端导电层保持电接触，下电极环（7）安装于限位滑板（6）的环形槽内并与柔性传感弹簧（10）下端保持电接触。

5.根据权利要求1所述的一种带弹簧缓冲机构的电动缸，其特征在于：上电极环（9）和下电极环（7）分别通过柔性引线连接至外部信号采集电路，柔性引线为柔性印刷电路排线，并穿过中空筒（1）或限位滑板（6）上的引线孔引出。

6.根据权利要求1所述的一种带弹簧缓冲机构的电动缸，其特征在于：限位滑板（6）通过其表面的限位凸起（12）与安装筒（2）内壁的限位轨（13）形成轴向导向滑动副，用于约束中空输出杆（11）在运动过程中不发生周向旋转。

7.根据权利要求1所述的一种带弹簧缓冲机构的电动缸，其特征在于：柔性传感弹簧（10）由热塑性聚氨酯基体与碳纳米管填料复合而成，其电阻随压缩形变呈单调变化，可用于构建力-电信号映射模型，以闭环柔顺控制。