[实用新型]一种基于磁流变的可控变刚度腿

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能机器人技术领域，具体涉及一种基于磁流变液的变刚度腿。

背景技术

在自然界中，动物在奔跑时，腿的刚度可以根据地面的刚度来自动进行调节，使腿在不同的地面上都能保持相似的力学特性。这个优势也使得真实世界中的动物能够在更加广泛的地面上活动。近几年来，变刚度腿的研究也吸引着国内外很多的学者，在这些变刚度腿的设计中，都是单纯的采用机械结构来实现刚度变化，机械结构复杂，而且需要提供额外的动力实现变刚度的功能。磁流变液是一种智能材料，通过施加不同强度的磁场，能够快速有效的对磁场做出反应，因此，通过巧妙的机构设计可以对磁流变液的宏观剪切力实现快速、连续、有效的控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于通过使用一个电机，结合磁流变液的特性实现行走装置的变刚度目的，设计结构简洁、有效，实现了对刚度的实时、有效控制，将传统的机构设计和智能材料相结合，提供一种变刚度腿机构设计的新想法。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于磁流变的可控变刚度腿，包括磁流变阻尼模块、一个连接带、一对腿部支撑杆、一对足部支撑杆、一对扭簧、中心杆以及两个连接杆，其中：

磁流变液阻尼模块与两个腿部支撑杆左右对称连接；

两个扭簧左右对称安装在磁流变阻尼模块与腿部支撑杆之间，扭簧两端分别与磁流变阻尼装置端盖及腿部支撑杆相连接；

两个足部支撑杆与两个腿部支撑杆通过中心杆连接，足部支撑杆可相对腿部支撑杆转动；两个足部支撑杆两端通过连接杆8将两个足部支撑杆连接为一体；

连接带一端缠绕在磁流变液阻尼模块上，连接带另一端与足部支撑杆一端连接。

其中，磁流变阻尼模块具体为旋转式磁流变阻尼器。

其中，变刚度腿中包含一个由足部支撑杆和中心杆组成的，以中心杆为支撑点的杠杆装置。

其中，通过调控磁流变阻尼模块阻尼力及连接带的伸长来改变整个腿的刚度。

其中，变刚度腿为左右对称结构。

其中，在变刚度腿骨架上可以安装刚性或柔性的包覆。

其中，安装的连接带的长度可以根据具体的要求更换。

其中，磁流变阻尼模块由内部的阀芯，外部套筒，两端密封端盖，励磁线圈，右支撑杆，左支撑杆，o型密封圈，轴用密封圈和磁流变液组成，阀芯与右支撑杆通过螺纹连接，由右支撑杆轴肩定位，左支撑杆为空心杆，内部攻有螺纹，通过螺纹与右支撑杆连接，左支撑杆一端与阀芯面接触，另一端通过安装在右支撑杆上的弹簧垫圈和螺母紧固，防止右支撑杆轴向移动，以此将阀芯与左、右两支撑杆锁死成为一体，将漆包线以阀芯中部细轴为中心按一定方向缠绕，并通过阀芯内所开的小孔及右支撑轴中的小孔将两线端引出，形成可通入电流的励磁线圈，右支撑杆上安装端盖，端盖与套筒螺纹连接，同样，在左支撑杆上安装端盖，通过套筒左侧内螺纹和套筒连接，套筒中间开有小孔，将磁流变液通过注射器注入由左、右支撑杆、套筒、端盖、励磁线圈及阀芯形成的空腔里，然后堵住小孔，端盖上设置有套筒与端盖间的o型密封圈和支撑杆与端盖的轴用密封圈，防止套筒旋转过程中有磁流变液泄漏，左右腿部支撑杆一端开有与左右支撑杆轴径相同的孔，将腿部支撑杆分别套合在左、右支撑杆上，在左、右支撑杆及腿部支撑杆上开有小孔，通过螺钉将两者固定，在腿部支撑杆及端盖之间放置扭簧，扭簧一端与腿部支撑杆相连，另一端与端盖相连，使得变刚度腿在每次起步前，磁流变阻尼装置均能回到其初始状态，腿部支撑杆的另一端与中心杆相连接，中心杆安装螺母防止腿部支撑杆的轴向移动，足部支撑杆通过中心杆安装在腿部支撑杆内侧，两端通过连接杆将左右足部支撑杆连接为一体，通过螺母固定，在足部支撑杆近磁流变阻尼模块一端的连接杆上连接连接带，连接带另一端缠绕在套筒上，由此形成了一个可以通过输入控制电流来控制连接带伸长率的变刚度腿装置。

本实用新型的原理在于：

本实用新型提供的一种基于磁流变液的可变刚度腿包括磁流变阻尼模块，连接带、扭簧、腿部支撑杆、连接杆、足部支撑杆，设计具有左右对称性。