[发明专利]变刚度并联关节蛇形机器人机构

权利要求书

1.一种变刚度并联关节蛇形机器人机构，由多个运动单元（14）串联构成；其特征在于：所述运动单元（14）带有固定U支链（1）、正向变刚度直线驱动器（6）、负向变刚度直线驱动器（7）和平行主动轮（13）四个功能模块；正向变刚度直线驱动器（6）、负向变刚度直线驱动器（7）分别通过铰链机构与固定U支链（1）相连接，正向连接点（2）和负向连接点（3）固定在固定U支链（1）上，正向连接点（2）、负向连接点（3）与固定U支链（1）靠近正向连接点（2）和负向连接点（3）的端点连线构成等腰直角三角形；正向变刚度直线驱动器（6）、负向变刚度直线驱动器（7）以及固定U支链（1）远离正向连接点（2）和负向连接点（3）的端点分别固定有正向万向铰（8）、负向万向铰（9）和中心万向铰（10）；相邻运动单元连接时，一个运动单元的正向万向铰（8）、负向万向铰（9）和中心万向铰（10）分别与另一个运动单元的正向连接点（2）、负向连接点（3）和固定U支链（1）相连接；

所述平行主动轮（13）包括：容器式轮辋（18）、螺旋形轮胎（19）、内齿轮（28）、轮辋加固圈（20）；通过底座端盖轴承（31）和关节端盖轴承（32）分别与底座端盖（33）和关节端盖（34）相连接，主动轮电机（27）通过电机支架（30）与关节端盖（34）相固连，通过外齿轮（29）带动平行主动轮（13）绕固定U支链（1）轴向连续旋转；

所述螺旋形轮胎（19）的形状为完整的圆形；由多个长条形柔性材料螺旋状固定于容器式轮辋（18）表面制成；

所述固定U支链（1）由关节连接板（36）、电路板固定架（39）、底座端盖定位螺栓（40）、电池组定位板（41）、电池组固定套（42）、中心万向节联轴器（45）、关节端盖定位板（46）固连到中心脊柱（35）构成；

所述底座端盖（33）和关节端盖（34）分别通过底座端盖隔振圈（23）和关节端盖隔振圈（25）与中心脊柱（35）相连，并通过底座端盖定位圈（24）和关节端盖定位圈（26）与底座端盖定位螺栓（40）和关节端盖定位板（46）相连。

2.根据权利要求1所述的变刚度并联关节蛇形机器人机构，其特征在于：所述的正向变刚度直线驱动器（6）和负向变刚度直线驱动器（7）结构相同，采用直线往复运动机构将电机（54）的旋转运动变为直线运动。

3.根据权利要求1所述的变刚度并联关节蛇形机器人机构，其特征在于：所述的正向变刚度直线驱动器（6）和负向变刚度直线驱动器（7）由结构框架、直线往复运动机构和变刚度驱动器三部分组成。

4.根据权利要求3所述的变刚度并联关节蛇形机器人机构，其特征在于：所述的结构框架由驱动器底座（63）和光轴（69）固连构成。

5.根据权利要求3所述的变刚度并联关节蛇形机器人机构，其特征在于：所述的直线往复运动机构包含电机（54）、联轴器（62）、螺杆（67）和螺母（68）；电机（54）与驱动器底座（63）固连，螺杆（67）通过联轴器（62）与电机（54）输出轴固连，螺母（68）与螺杆（67）连接。

6.根据权利要求3所述的变刚度并联关节蛇形机器人机构，其特征在于：所述的变刚度驱动器的滑动底座（61）上固定有两个滑动轴承（70），沿着光轴（69）滑动；铁芯（59）与滑动底座（61）固连，螺母定位管（76）与铁芯（59）固连，螺母（68）与铁芯（59）固连，线圈（65）与铁芯（59）固连，线圈密封管（72）与线圈（65）和铁芯（59）固连；下端盖（60）上固定有一组密封装置。

7.根据权利要求6所述的变刚度并联关节蛇形机器人机构，其特征在于：所述的密封装置由导磁环（75）、永磁环（74）、永磁密封环（73）和橡胶密封圈（55）组成，与铁芯（59）为密封、滑动接触；磁轭（66）两端分别固连有下端盖（60）和传动杆（57），磁轭（66）与铁芯（59）、线圈密封管（72）之间存在间隙；传动杆（57）内侧固定有另一组密封装置。