[发明专利]一种被动柔性恒力机构

说明书

本发明涉及一种被动柔性恒力机构，包括上基板、下基板、柔性薄梁；柔性薄梁有四条，每条柔性薄梁的一端与上基板固定连接，每条柔性薄梁的另一端与下基板固定连接，四条柔性薄梁与上基板的四个连接点分别位于上基板的四周，四条柔性薄梁与下基板的四个连接点分别位于下基板的四周，从上往下看，四条柔性薄梁依次环绕围成一个方形。本被动柔性恒力机构不仅结构简单紧凑、响应速度快、安装和更换方便，且总体质量、体积小，可在单方向输入的工况下实现恒力输出，可用于机器人末端执行器等应用场合。

技术领域

本发明涉及一种恒力机构，尤其涉及一种被动柔性恒力机构。

背景技术

目前，在机器人运动领域，常设计到机器人接触作业，即需要同时控制机器人的输出力和位移才能完成的作业任务，如抛光、打磨、精密操作等任务。当机器人与外界未知环境接触时，往往会因为位置的突变导致力的突变，从而大幅降低机器人与外界的交互性。恒力机构是指在一定输入运动范围内其输出端产生的反作用力近似不变的机构。目前常用的恒力机构分为两类，第一类是主动恒力机构；第二类是被动恒力机构。被动恒力机构又细分为被动刚性恒力机构和被动柔性恒力机构。刚性恒力机构一般是指：通过弹簧储存外界能量然后逐渐释放从而实现近似恒定力-位移输出曲线的机构。柔性恒力机构一般是指：利用机构中的柔性构件在运动过程中存储能量进而实现能量的存储与释放，并使之满足一定关系，从而实现恒定输出力的机构。此外，目前应用最为广泛的被动刚性恒力机构，例如恒力吊架和恒力支架，由于使用到的弹簧不完全符合胡克定律，且所设计的机构往往存在摩擦力、磨损、装配复杂等问题，导致输出精度较低。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种被动柔性恒力机构，该被动柔性恒力机构结构简单，当输入端的输入位移在一定范围内时，机构仍能提供近似恒定输出的反作用力。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种被动柔性恒力机构，包括上基板、下基板、柔性薄梁；柔性薄梁有四条，每条柔性薄梁的一端与上基板固定连接，每条柔性薄梁的另一端与下基板固定连接，四条柔性薄梁与上基板的四个连接点分别位于上基板的四周，四条柔性薄梁与下基板的四个连接点分别位于下基板的四周，从上往下看，四条柔性薄梁依次连接(环绕)围成一个方形，上基板和下基板均可以受力，在一定的运动范围内，柔性薄梁挠曲变形产生的反作用力近似为恒定。

进一步的是：上基板的中心和下基板的中心均设有安装孔，用于与外界的输入机构或固定端连接。

进一步的是：上基板的安装孔有四个且位于上基板的中心，下基板的安装孔有四个且位于下基板的中心，使得四条柔性薄梁受力更加均匀。

进一步的是：上基板设有四个固定座，四个固定座固定在上基板的四周，四条柔性薄梁分别固定在四个固定座上，便于拆卸和安装，可以安装不同尺寸和材料的柔性薄梁。

进一步的是：固定座通过螺栓固定在上基板上，柔性薄梁通过螺钉固定在固定座上，便于拆卸和更换。

进一步的是：下基板设有四个固定座，四个固定座固定在下基板的四周，四条柔性薄梁分别固定在四个固定座上，便于拆卸和安装，可以安装不同尺寸和材料的柔性薄梁。

进一步的是：固定座通过螺栓固定在下基板上，柔性薄梁通过螺钉固定在固定座上。

进一步的是：固定座上设有安装槽和夹片，柔性薄梁插入安装槽并固定在安装槽内，用于固定柔性薄梁的夹片固定在安装槽内并与柔性薄梁接触，使得柔性薄梁的安装更加紧固。

进一步的是：柔性薄梁为不锈钢薄板，不锈钢薄板具有特殊的受力特性和挠曲变形特性，并具有较大的弹性变形行程。

总的说来，本发明具有如下优点：