[发明专利]一种二自由度主被动驱动并联柔性脊柱机构

权利要求书

1.一种二自由度主被动驱动并联柔性脊柱机构（1），其特征在于：它由第一端板（2-1），第二端板（2-2），长U型支架（3）， 第一舵机支架（4-1），第二舵机支架（4-2），第一法兰（5-1），第二法兰（5-2），第一L型支架（6-1），第二L型支架（6-2），第一舵机（7-1），第二舵机（7-2），短U型支架（8），弹性绳（9）组成；

其中，长U型支架（3）底板外侧上的A、B、C、D四个孔与第一端板（2-1）前侧面上的A、B、C、D四个孔分别通过螺栓螺母固定连接；第一法兰（5-1）端面B面上的四个孔分别与长U型支架（3）一侧板内侧面M面上的A1、B1、C1、D1四个孔通过螺栓螺母固定连接；第一法兰（5-1）顶部的中心通孔H与第一舵机（7-1）的输出轴同心配合，第一舵机（7-1）的输出轴中心有螺纹孔J，采用螺钉从第一法兰（5-1）的端面B面中心通孔H旋入螺纹孔J中固定；第一舵机支架（4-1）一侧面两支脚架上的A1、B1、C1、D1四个孔与第一舵机（7-1）两侧翼上的A、B、C、D四个孔采用螺栓螺母固定连接，第一舵机支架（4-1）另一侧板外侧上的A2、B2、C2、D2四个孔与长U型支架（3）另一侧板内侧面N面的A2、B2、C2、D2四个孔也通过螺栓螺母固定连接；

第一L型支架（6-1）长端内侧面M面上的A、B、C、D四个孔分别与第一舵机支架（4-1）底板外侧面N面上的A2、B2、C2、D2四个孔通过螺栓螺母固定连接；第二L型支架（6-2）短端外侧面上的A2、B2、C2、D2四个孔与第一L型支架（6-1）短端外侧面上的A2、B2、C2、D2四个孔分别通过螺栓螺母固定连接；第二L型支架（6-2）长端内侧面M面上的A、B、C、D四个孔分别与第二舵机支架（4-2）底板外侧面N面上的A2、B2、C2、D2四个孔通过螺栓螺母固定连接；

第二舵机（7-2）的输出轴同心嵌套在第二法兰（5-2）顶部的中心通孔H里，第二舵机（7-2）的输出轴中心有螺纹孔J，采用螺钉从第二法兰（5-2）的端面B面中心通孔H旋入螺纹孔J中固定；第二舵机（7-2）两侧翼上的A、B、C、D四个孔与第二舵机支架（4-2）一侧面两支脚架上的A1、B1、C1、D1四个孔通过螺栓螺母固定连接；第二舵机支架（4-2）另一侧板外侧上的A3、B3、C3、D3四个孔分别与短U型支架（8）一侧板内侧面M面上的A1、B1、C1、D1四个孔采用螺栓螺母固定连接，第二法兰（5-2）的端面B面上的四个孔分别与短U型支架（8）另一侧板内侧面上的A、B、C、D四个孔通过螺栓螺母固定连接；

短U型支架（8）底板外侧上的A2、B2、C2、D2四个孔与第二端板（2-2）后侧面上的A、B、C、D四个孔通过螺栓螺母固定连接；

第一端板（2-1）和第二端板（2-2）的四周都均布有八个同心孔H1-H8，对应的孔之间通过弹性绳（9）系紧连接。

2.根据权利要求1所述的一种二自由度主被动驱动并联柔性脊柱机构，其特征在于：该柔性脊柱机构利用电机和弹性绳并联联接的结构形式，即主动驱动和被动驱动并联驱动方式，通过配置弹性绳的不同刚度和预紧力，实现电机一个旋转方向的力矩增大和另一个旋转方向的力矩减小，即脊柱俯仰和偏转二自由度旋转刚度的连续可变，满足机器人正常运动过程中脊柱二自由度方向上力矩驱动的不对称需求，避免为盲目增大输出力矩导致电机及整个机构质量和体积的增加带来的运动性能衰减；在机器人停止时，电机掉电节能，通过柔性元件弹性绳保持机器人整机站立；在机器人行走时，通过控制电机与柔性元件弹性绳高度协同运动，系统能量在电机输出能量、机器人动能势能和弹性绳弹性势能三者之间高效传递和相互转化，实现缓冲和节能。