[发明专利]一种基于片簧的可变刚度柔性关节及其控制方法

摘要

本发明公开了一种基于片簧的变刚度柔性关节，包括输入轴、输出轴、刚度调整机构、位移检测系统和控制系统，所述的输入轴包括第一输入轴和第二输入轴；所述的输出轴包括第一输出轴、第二输出轴、输出端盖；所述的刚度调整机构包括控制电机、调度盘、连杆组、片簧组和滑块组；所述输入轴与输出轴之间通过转动副进行配合，并固定在其中；所述的刚度调整机构安装在输出轴上，其中控制电机固定在第一输出轴底部，片簧组固定在第二输出轴内侧，滑块组安装在第二输出轴的滑槽中。本柔性关节不仅结构简单、可小型化，而且易于控制，同时刚度可线性调节，调节精度高，误差小，应用范围广。

主权项

1.一种基于片簧的变刚度柔性关节，其特征在于，包括输入轴(1)、输出轴(2)、刚度调整机构(3)、位移检测系统(4)和控制系统(5)；所述输入轴(1)包括第一输入轴(1-1)和第二输入轴(1-2)，所述第一输入轴(1-1)与第二输入轴(1-2)同心连接，所述第二输入轴(1-2)为正方形板状结构，其四角处分别镜像设置有双曲面凹槽；所述输出轴(2)包括第一输出轴(2-1)、第二输出轴(2-2)、输出端盖(2-3)，所述第一输出轴(2-1)和第二输出轴(2-2)均为一端封闭的筒状结构，所述的第二输出轴(2-2)的封闭端设置有沿圆周等距离分布并向圆心方向延伸的滑槽组(2-4)，所述第一输出轴(2-1)、第二输出轴(2-2)、输出端盖(2-3)依次扣合固定；所述刚度调整机构(3)包括控制电机(3-1)、调度盘(3-2)、连杆组(3-3)、片簧组(3-4)和滑块组(3-5)，所述控制电机(3-1)安装在第一输出轴(2-1)封闭端的内表面，所述调度盘(3-2)为圆盘，所述控制电机(3-1)的输出轴与调度盘(3-2)中心的安装孔相连，所述连杆组(3-3)包括四个连杆，所述四个连杆通过铰链均匀分布在调度盘(3-2)的径向四周，所述连杆组(3-3)与滑块组(3-5)连接，滑块组(3-5)与第二输出轴(2-2)的筒状内壁相平行；所述片簧组(3-4)包括四个片簧，所述四个片簧的一端径向分布在第二输出轴(2-2)的筒状内壁上，其另一端设置在第二输入轴(1-2)的双曲面凹槽中；所述片簧组(3-4)中的片簧套装在滑块组(3-5)中的滑块上的滑块槽孔中，所述滑块组(3-5)设置在第二输出轴(2-2)的滑槽组(2-4)中并与连杆组(3-3)对应配合安装；所述位移检测系统(4)包括位移传感器(4-1)和信号转换器(4-2)，所述位移传感器(4-1)安装在第二输出轴(2-2)上；所述控制系统(5)包括电机驱动器(5-1)、刚度控制器(5-2)和计算机(5-3)，所述刚度控制器(5-2)分别连接电机驱动器(5-1)、信号转换器(4-2)和计算机(5-3)，所述信号转换器(4-2)连接位移传感器(4-1)。