[发明专利]一种保持输出力恒定的力控制关节装置

摘要

本发明公开了一种力控制关节装置，本发明包括基座，弹性机构组件，气动肌肉结构组件，位移传感器组件和输出端。其特征在于两组对称布置的弹性机构组件输出推力，气动肌肉结构组件输出的拉力，两者的合力用来共同控制关节的输出力，位移传感器用来实时监测当前关节的实时变形量，以便后续数据处理以及关节输出力的实时控制。本发明用于压力的控制，其中特殊的结构设计，使得关节在带着磨削工具头在工作表面凹凸状况的干扰仍能保持磨削工具头与工件表面接触压力恒定。

主权项

1.一种保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于包括：

基座(1)，

位移传感器(2)，

弹性机构组件(3)，左右对称布置

气动肌肉结构组件(4)，

输出端(5)，

导轨部件(6)，

其中，

基座(1)为弹性机构组件(3)、位移传感器(2)、气动肌肉结构组件(4)(这个术语务必要前后统一)(4)以及导轨部件(6)提供支撑，并调节气动肌肉结构组件(4)内的气压，

弹性机构组件(3)和气动肌肉结构组件(4)共同作用来控制力控制关节的输出力，

输出端(5)包括了气动肌肉结构组件上方连接处(28)以及连杆座螺栓孔(29)，

位移传感器(2)用于实时测量力控制关节装置的关节变形量，以用于后续的数据处理以及输出力的实时控制。

2.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述基座(1)包括位移传感器放置处(7)、弹簧孔(8)、弧形槽(9)、曲柄孔(10)、气动肌肉结构组件下方连接处(11)、底座(12)，

其中，

位移传感器放置处(7)与位移传感器(2)相连，

弹簧孔(8)为弹簧与基座(1)相连之处，

弧形槽(9)用来限制曲柄的行程，

曲柄孔(10)为曲柄与基座相连之处，

气动肌肉结构组件下方连接处(11)为气动肌肉结构组件(4)与基座(1)连接之处，

底座(12)包括了作为对气动肌肉结构组件(4)气压的控制部件的控制器(15)和比例阀(25)。

3.根据权利要求2所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述底座(12)包括下盖板(13)、连接管(14)、控制器(15)、下端盖(24)、比例阀(25)，

其中，

控制器(15)设在下盖板(13)与下端盖(24)之间，通过螺栓固定在下盖板(13)上，

比例阀(25)放在下端盖(24)上，通过螺栓固定，

连接管(14)一边与比例阀(25)相连一边用气管通过气动肌肉结构组件下方连接处(11)与气动肌肉结构组件(4)相连。

4.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述弹性机构组件(3)包括弹簧前轴(16)、弹簧(17)、弹簧后轴(18)、弹簧轴承座(19)、等臂曲柄(20)、轴承座(21)、短拉杆(22)、连杆座(23)、铰链轴(24)，

其中，

弹性机构(3)左右对称，

轴承座(21)有两个，

弹簧(17)通过弹簧前轴(16)、轴承座(21)、弹簧孔(8)与基座(1)连接，

弹簧(17)通过弹簧后轴(18)、弹簧轴承座(20)与等臂曲柄(19)连接，

等臂曲柄(20)通过与轴承座(21)、曲柄孔(10)与基座(1)连接，

短拉杆(22)通过轴承与等臂曲柄(20)连接，

短拉杆(22)和连杆座(23)通过铰链轴(24)连接，

连杆座(23)包括主体(26)与导轨(27)，主体(26)与导轨(27)通过螺栓进行固定，

连杆座(23)通过螺栓与输出端(5)进行连接固定。

5.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述气动肌肉结构组件(4)气动肌肉通过气动肌肉结构组件下方连接处(11)与基座(1)连接，气动肌肉结构组件(4)通过气动肌肉结构组件上方连接处(28)实现了与输出端(5)的连接。

6.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

所述的导轨部件(6)通过螺栓与基座(1)连接，导轨部件(6)通过与导轨(26)的配合实现与弹性机构组件(3)配合。

7.根据权利要求1所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

弹性机构组件(3)沿关节轴线方向输出推力，气动肌肉结构组件(4)沿关节轴线方向输出为拉力，当所述推力大于所述拉力时，力控制关节装置的净输出力为推力。

8.根据权利要求7所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

弹性机构组件(3)对输出端(5)施加的推力随着力控制关节装置的变形量的增大而减小，即弹性机构组件(3)的刚度随力控制关节装置的变形量的增大而减小；

气动肌肉结构组件(4)对输出端(5)施加的拉力也随力控制关节装置的变形量的增大而减小，即气动肌肉结构组件(4)的刚度随力控制关节装置的变形量的增大而减小。

9.根据权利要求8所述的保持输出力恒定的力控制关节装置，其特征在于：

在一定的输入气压下，气动肌肉结构组件(4)的输出力‑关节变形量的曲线与弹簧机构组件(3)的输出力‑关节变形量的曲线近似成平行等距曲线。