[实用新型]一种基于杠杆机构的可变刚度柔性关节

摘要

本实用新型涉及一种基于杠杆机构的可变刚度柔性关节，关节驱动端包括关节支架、谐波减速器和安装有编码器的关节驱动电机；所述刚度调节机构包括关节底盘、刚度调节盘、刚度调节电机、弹簧座、弹簧、滑块、滑杆和销轴；所述关节底盘为一圆盘形结构部件，关节底盘一端与谐波减速器的输出端法兰固定连接，另一端与刚度调节电机的定子端安装法兰相配合连接，关节底盘和刚度调节电机同轴固定于谐波减速器的输出端，实现关节底盘和刚度调节电机随谐波减速器输出端的同步转动；所述关节底盘中心处设置有一个圆台。该关节结构紧凑、集成度高、定位精度高、刚度可大幅连续线性精确调节、具备多种刚度调节模式、且易于控制。

主权项

1.一种基于杠杆机构的可变刚度柔性关节，包括用于提供驱动关节运动所需动力的关节驱动端、刚度调节机构和用于带动关节负载运动的关节输出端；所述刚度调节机构两端分别与关节驱动端和关节输出端刚性连接，所述关节输出端与关节负载相连接，且关节输出端安装有输出编码器；其特征在于：所述关节驱动端包括关节支架、谐波减速器和安装有编码器的关节驱动电机；所述刚度调节机构包括关节底盘、刚度调节盘、刚度调节电机、弹簧座、弹簧、滑块、滑杆和销轴；所述关节底盘为一圆盘形结构部件，关节底盘一端与谐波减速器的输出端法兰固定连接，另一端与刚度调节电机的定子端安装法兰相配合连接，关节底盘和刚度调节电机同轴固定于谐波减速器的输出端，实现关节底盘和刚度调节电机随谐波减速器输出端的同步转动；所述关节底盘中心处设置有一个圆台，以圆台为中心，向关节底盘的边缘均匀分布有三个径向滑道；圆台端面中心与弹簧座的内侧中心通过螺钉连接使弹簧座与关节底盘同轴固定，实现弹簧座随谐波减速器输出端的同步转动；所述刚度调节盘为一圆盘形结构部件，刚度调节盘中心配置有一圆柱形凹槽，圆柱形凹槽底面配置有与刚度调节电机转子端安装法兰相配合的连接法兰，通过螺钉连接将刚度调节盘同轴固定于刚度调节电机，刚度调节盘的盘面均匀布置三条曲线滑道；所述刚度调节电机具备位置伺服功能，安装于关节底盘的圆台和刚度调节盘的圆柱形凹槽之间，刚度调节电机定子端套于关节底盘圆台之上并同轴固定于关节底盘，刚度调节电机转子端嵌于刚度调节盘圆柱形凹槽之内与刚度调节盘同轴连接，刚度调节电机用于驱动刚度调节盘使之与关节底盘发生相对运动，使销轴在刚度调节盘的曲线滑道的限制作用下沿关节底盘滑道移动；所述弹簧座为一圆盘形结构部件，弹簧座周向边缘均匀布置三个凸台，相邻两凸台之间固定安装有圆柱形滑轨，使三个圆柱形滑轨分别位于以弹簧座中心为形心的正三角形的三个边上；在每个圆柱形滑轨的中部嵌套安装有滑块，所述弹簧嵌套于圆柱形滑轨上，且每个圆柱形滑轨布置两个弹簧，弹簧的两端分别与滑块的侧面和相邻的凸台侧面完全接触；滑块与圆柱形滑轨构成一移动副；所述滑块的上表面设有T形凸台；所述滑杆为上下端面均开有T形凹槽的杆状部件，下端的T形凹槽与滑块的T形凸台相配合，滑杆的下端远离弹簧座中心的一端设置有圆柱体；所述销轴为一T形轴类部件，销轴的大端与滑杆上端的T形凹槽相配合，销轴的小端依次穿过刚度调节盘的曲线滑道和关节底盘的径向滑道，销轴的小端端面设置螺纹孔，通过垫片及螺钉实现销轴与滑杆、刚度调节盘和关节底盘之间的固定；滑杆与销轴、滑块构成两个移动副，销轴与曲线滑道、径向滑道构成两个移动副；所述滑杆上的圆柱体与关节输出端固定连接；上述关节底盘、刚度调节盘、滑块、滑杆和销轴构成一杠杆机构。