[发明专利]一种适用于超冗余机械臂的解耦可变刚度关节

权利要求书

1.一种适用于超冗余机械臂的解耦可变刚度关节，其特征是，该关节由中空连杆（1），上、下固定盘（2、2^，），三个中空风琴式可变刚度驱动器（3），套筒（4），万向节机构（5）组成；

下固定盘（2^，）通过螺钉安装到中空连杆（1）下端，套筒（4）一端安装到下固定盘（2^，）上面，套筒（4）设置在中空连杆（1）的外面，并卡在下固定盘（2^，）的凸台上；上固定盘（2）通过螺钉安装到中空连杆（1）上端，套筒（4）另一端卡在上固定盘（2）的凸台上，上、下固定盘（2、2^，）共同实现对套筒（4）的固定；呈120°分布的三个中空风琴式可变刚度驱动器（3）分别通过螺钉安装在上固定盘（2）上；

所述中空风琴式可变刚度驱动器（3）的驱动器本体（11）内部装有液态金属（13），快速插拔接头（12）安装在驱动器本体（11）的底部，每个关节的运动都由独立的三个中空风琴式可变刚度驱动器控制，关节之间的运动互相不耦合，实现了超冗余机械臂运动的解耦；通过控制驱动器本体（11）中液态金属（13）的流量，控制驱动器本体（11）的变形量，实现对关节俯仰、偏航的控制；在超冗余机械臂达到工作位置后，通过控制液态金属（13）的温度降低，使液态金属（13）变为固态，实现对相应控制关节的固定，以达到提高超冗余机械臂关节刚度的目的；

万向节机构（5）由互相垂直的上、下万向节叉（6、8）、中空连接环（7），四个螺钉（9），四个销钉（10）组成；上万向节叉（6）与中空连接环（7）之间由两个销钉（10）连接，销钉（10）用螺钉（9）固定；下万向节叉（8）与中空连接环（7）之间由两个销钉（10）连接，销钉（10）用螺钉（9）固定；下万向节叉（8）通过螺钉与上固定盘（2）固定；关节通过万向节机构（5）的旋转实现关节的俯仰、偏航运动。

2.如权利要求1所述的一种适用于超冗余机械臂的解耦可变刚度关节，其特征是，将多个关节单元（16）串联起来后，将末端法兰盘（15）通过螺钉安装到末端关节的万向节机构（5）上，即完成超冗余机械臂本体部分的安装；然后将末端执行器（14）通过螺钉与末端法兰盘（15）连接，实现超冗余机械臂的安装；利用螺钉通过固定圆盘（17）将超冗余机械臂与水平滑台固连，实现附加直线运动。