[发明专利]可变刚度弹性多功能驱动器及其运动控制方法

摘要

本发明公开了一种可变刚度弹性多功能驱动器及其运动控制方法，驱动器包括电机元件、制动元件和刚度调节元件，电机元件与制动元件输入轴连接，制动元件与刚度调节元件连接；刚度调节元件由电机、滚珠丝杠螺母、连杆、扭簧和角度传感器等部件组成，其中，电机与滚珠丝杠连接，螺母上设计有滑块，可沿着连杆上设计的导轨滑行，连杆与设计的扭簧连接，扭簧由内圈、柔性体和外圈组成，扭簧外圈与连杆连接，扭簧内圈与制动元件输出轴连接；方法是通过电机元件输出主动力矩，利用采用智能材料磁流变流体设计的制动元件输出可控制动力矩，通过刚度调节元件实时调节驱动器刚度，实现驱动器驱动、制动和刚度调节等功能。本发明适用于下肢康复医疗机器人。

主权项

1.可变刚度弹性多功能驱动器，其特征在于：包括电机元件、制动元件、刚度调节元件，其中电机元件的电机轴与制动元件的输入端传动连接，所述刚度调节元件包括驱动器固定座、关节连接件、扭簧、连杆、螺母、导杆、丝杠、电机座、电机，其中扭簧整体设置在驱动器固定座中，扭簧由内、外圈及连接内、外圈的多个柔性体构成，所述制动元件的输出端伸入驱动器固定座中并同轴固定在扭簧的内圈中，扭簧和制动元件之间设有第一角度传感器，所述第一角度传感器固定安装于驱动器固定座上，其转动部分与制动元件输出端传动连接，随制动元件输出端转动，所述连杆由圆板和连接在圆板径向一端的杆臂构成，杆臂中设有平行于自身延伸方向的导轨，圆板中心有轴孔，连杆中的圆板呈圆面相对的固定在扭簧的外圈远离制动元件一侧的圈面上，且圆板的轴孔中同轴固定有关节轴，与第一角度传感器对称设有第二角度传感器，所述第二角度传感器固定安装于驱动器固定座上，其转动部分同轴连接于关节轴上，随关节轴共同转动，所述关节连接件固定安装在电机座上，并与关节轴同轴固定，可随关节轴一起相对驱动器固定座转动，所述电机座设置在连杆杆臂设有导轨的一侧，电机座一端安装有电机，电机的电机轴上同轴安装有第三角度传感器，电机座内转动安装有丝杠，丝杠与连杆杆臂的导轨平行，电机座一端的电机的电机轴与丝杠传动连接，电机座内还设有与丝杠平行的导杆，丝杠上螺纹安装有螺母，且螺母同时滑动安装在导杆上，螺母上设有滑块，滑块滑动安装在连杆杆臂的导轨中。