[发明专利]一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节

权利要求书

1.一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，关节结构包括关节外壳(1)、第一导磁薄片(2)、第二导磁薄片(3)、绕制线圈(4)、骨架(5)、轴承(6)、第一端盖(7)、第二端盖(8)、输出连杆(10)和磁流变液(11)，其中：

所述关节外壳(1)作为输入端，用于连接力矩输入装置；

第一导磁薄片(2)、第二导磁薄片(3)、绕制线圈(4)、骨架(5)、轴承(6)依次封装在关节外壳(1)中，在所述第一导磁薄片(2)的外圈均匀分布有半圆齿，所述关节外壳(1)的内壁具有与所述半圆齿相互配合的齿槽，以使所述第一导磁薄片(2)与关节外壳(1)的位置相对固定，所述第二导磁薄片(3)的内圈均匀分布有半圆齿，所述骨架(5)具有与所述半圆齿相互配合的齿槽，以使所述第二导磁薄片(3)和所述骨架(5)的位置相对固定，所述第一导磁薄片(2)的内直径大于骨架(5)的外直径，所述第二导磁薄片(3)的外直径小于关节外壳(1)的内直径，所述第一导磁薄片(2)和所述第二导磁薄片(3)交错放置，并且所述磁流变液(11)均匀分布在所述第一导磁薄片(2)和所述第二导磁薄片(3)之间；

绕制线圈(4)设置在骨架(5)内部，并套合在第一端盖(7)的圆柱凸台上，所述绕制线圈(4)是由漆包线以第一端盖(7)的中心轴为旋转轴绕制在第一端盖(7)的圆柱凸台上形成的励磁线圈；

第一端盖(7)和第二端盖(8)分别设置在关节外壳(1)的两侧，输出连杆(10)安装在关节外壳(1)的一侧且能够相对关节外壳(1)旋转，输出连杆(10)与关节外壳(1)之间还安装有弹簧机构(9)，弹簧机构(9)安装在关节外壳(1)的一侧且能够相对关节外壳(1)旋转，输出连杆(10)连接在弹簧机构(9)上，所述弹簧机构(9)包括弹簧盖(94)；

第一端盖(7)和第二端盖(8)上均具有凸起，以嵌合在骨架(5)的两侧，且第一端盖(7)和第二端盖(8)固连，用于传递扭矩；

所述输出连杆(10)和所述弹簧盖(94)通过螺丝连接，并且所述弹簧盖(94)和所述第二端盖(8)螺丝连接；

所述第一导磁薄片(2)、第二导磁薄片(3)、第一端盖(7)和第二端盖(8)由高导磁率的材料构成，所述关节外壳(1)、骨架(5)、弹簧盖(94)由导磁性能极差的材料构成，由第一端盖(7)、轴承(6)、骨架(5)、关节外壳(1)和第二端盖(8)构成关节结构的封闭空间，所述磁流变液(11)充盈于所述封闭空间中。

2.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，所述弹簧机构(9)还包括弹簧挡板(91)、弹簧(92)和滑块(93)。

3.根据权利要求2所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，所述关节外壳(1)靠近弹簧机构(9)的一端具有滑道，用以放置弹簧(92)。

4.根据权利要求3所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，弹簧盖(94)具有凸起，当弹簧盖(94)相对关节外壳(1)发生旋转时，滑块(93)会挤压弹簧(92)。

5.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，第一端盖(7)具有孔口，通过该孔口引出绕制线圈(4)。

6.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，通过改变线圈(4)中的电流，以产生磁场来改变磁流变液(11)的物理状态，进而在关节外壳(1)和第一端盖(7)、第二端盖(8)发生相对运动时产生剪切力矩，从而改变关节的输出力矩和柔顺性。

7.根据权利要求1或6所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，在所述绕制线圈(4)的表面涂抹有导热硅脂。

8.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，所述力矩输入装置包括电机或减速机。

9.根据权利要求1所述的一种基于磁流变液的连续可控变刚度机器人柔顺关节，其特征在于，所述第一端盖(7)和第二端盖(8)的断面上都开有螺纹孔，用于使第一端盖(7)和第二端盖(8)螺纹连接固连。