[发明专利]一种保持输出力恒定的力控制关节装置

权利要求书

1.一种保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于包括：

基座(1)，

位移传感器(2)，

弹性机构组件(3)，左右对称布置

气动肌肉结构组件(4)，

输出端(5)，

导轨部件(6)，

包括控制器(15)和比例阀(25)的控制部件，用于对气动肌肉结构组件(4)气压进行控制，

其中，

基座(1)为弹性机构组件(3)、位移传感器(2)、气动肌肉结构组件(4)以及导轨部件(6)提供支撑，

弹性机构组件(3)和气动肌肉结构组件(4)共同作用来控制力控制关节的输出力，

弹性机构组件(3)沿关节轴线方向输出推力，气动肌肉结构组件(4)沿关节轴线方向输出为拉力，当所述推力大于所述拉力时，力控制关节装置的净输出力为推力，

弹性机构组件(3)对输出端(5)施加的推力随着力控制关节装置的变形量的增大而减小，即弹性机构组件(3)的刚度随力控制关节装置的变形量的增大而减小；

气动肌肉结构组件(4)对输出端(5)施加的拉力也随力控制关节装置的变形量的增大而减小，即气动肌肉结构组件(4)的刚度随力控制关节装置的变形量的增大而减小，

在一定的输入气压下，气动肌肉结构组件(4)的输出力-关节变形量曲线与弹性机构组件(3)的输出力-关节变形量的曲线成近似平行等距曲线，

输出端(5)包括气动肌肉结构组件上方连接处(28)，气动肌肉结构组件(4)通过气动肌肉结构组件上方连接处(28)实现了与输出端(5)的连接，

位移传感器(2)用于实时测量力控制关节装置的关节变形量，该关节变形量是由于工件表面凹凸变化引起的，

其中，位移传感器(2)检测到的关节变形量的数据被传到控制部件的计算机，计算机通过运算后发出相应的调整指令给控制器(15)，控制器(15)把比例阀(25)的控制电压信号输至比例阀，通过比例阀调整气动肌肉结构组件(4)内部气压，从而维持力控制关节装置输出力的恒定。

2.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述基座(1)包括位移传感器放置处(7)、弹簧孔(8)、弧形槽(9)、曲柄孔(10)、气动肌肉结构组件下方连接处(11)、底座(12)，

其中，

位移传感器放置处(7)与位移传感器(2)相连，

弹簧孔(8)为弹簧与基座(1)相连之处，

弧形槽(9)用来限制曲柄的行程，

曲柄孔(10)为曲柄与基座相连之处，

气动肌肉结构组件下方连接处(11)为气动肌肉结构组件(4)与基座(1)连接之处，

所述底座(12)包括下盖板(13)、连接管(14)、控制器(15)、下端盖(24)、比例阀(25)，

其中，

控制器(15)设在下盖板(13)与下端盖(24)之间，通过螺栓固定在下盖板(13)上，

比例阀(25)放在下端盖(24)上，通过螺栓固定，

连接管(14)一边与比例阀(25)相连一边用气管通过气动肌肉结构组件下方连接处(11)与气动肌肉结构组件(4)相连。

3.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述弹性机构组件(3)包括弹簧前轴(16)、弹簧(17)、弹簧后轴(18)、弹簧轴承座(19)、等臂曲柄(20)、轴承座(21)、短拉杆(22)、连杆座(23)、铰链轴，

其中，

弹性机构组件(3)左右对称，

轴承座(21)有两个，

弹簧(17)通过弹簧前轴(16)、轴承座(21)、弹簧孔(8)与基座(1)连接，

弹簧(17)通过弹簧后轴(18)、弹簧轴承座(19)与等臂曲柄(20)连接，

等臂曲柄(20)通过与轴承座(21)、曲柄孔(10)与基座(1)连接，

短拉杆(22)通过轴承与等臂曲柄(20)连接，

短拉杆(22)和连杆座(23)通过铰链轴连接，

连杆座(23)包括主体与导轨，主体与导轨通过螺栓进行固定，

连杆座(23)通过螺栓与输出端(5)进行连接固定。