[发明专利]一种内走线变刚度机器人关节模块

摘要

本发明公开了一种内走线变刚度机器人关节模块,主要包括输入部分、输出部分及刚度调节部分；通过调节杠杆支点即可实现模块刚度的调节，当杠杆支点位置发生改变时，杠杆的力臂比也会在零到无穷大之间变化，从而导致本模块的刚度值可以在零到无穷大之间变化。输入部分与输出部分之间设有轴承以承受非扭矩载荷并使两者之间可相对转动。当变刚度模块的输出部分受到外部瞬态负载时，负载经过凸轮式杠杆传递到弹簧处被吸收，从而降低外部冲击、实现柔性驱动输出，提高了机器人的鲁棒性及运行稳定性。本方案的结构紧凑、成本低、刚度在指定范围内实现线性调节，并且可以中空走线，因此可以方便的运用到各种交互式设备中，尤其是柔性机器人关节中。

主权项

1.一种内走线变刚度机器人关节模块，其特征在于，包括用于连接电机动力输出端的输入部分、用于连接下一关节模块的输出部分、以及用于调节输入部分与输出部分之间的刚度的刚度调节部分；所述输入部分与输出部分之间设有第一轴承，以承受整个模块的非扭矩载荷并使输入部分与输出部分可相对转动；所述输入部分包括基座、以及基座轴承挡圈，所述基座轴承挡圈与基座固接，并与第一轴承的外圈固接在一起；所述基座内还设有用于约束刚度调节部分的导槽；导向滑块及滚柱安装架的导槽；所述输出部分包括输出盘、输出盘轴承挡圈、中空走线轴二、中空走线架以及中空走线轴；所述输出盘与输出盘轴承挡圈将第一轴承的内圈固接在一起；在输出盘的中心设有中心孔，通过内六角圆柱头螺栓分别将上部的中空走线架和中空走线轴二连接在一起，下部的半开口中空走线轴与中空走线架固连在一起；所述刚度调节部分包括支点微调凸轮、弹簧封板、弹簧安装座、弹簧、滚柱安装架、滚柱、轴用挡圈、凸轮式杠杆、轴套、导向滑块、第二转轴、以及滚子轴承随动器；所述滚子轴承随动器、第二转轴以及导向滑块自上而下依次设置，并整体构成用于调节刚度的刚度调节支点；所述凸轮式杠杆底部设有用于调节刚度调节支点的空腔；所述滚子轴承随动器顶部设置在空腔内，并可在空腔内滑动，且凸轮式杠杆可绕刚度调节支点转动；所述支点微调凸轮位于凸轮式杠杆下方，其一端设有用于调节刚度调节支点位置的滑动开槽；所述第二转轴嵌套在滑动开槽内；所述凸轮式杠杆一端设有凸台，并通过轴套和轴用挡圈与输出盘传动配合；所述凸轮式杠杆的外轮廓为凸轮曲线，其外表面通过滚柱及滚柱安装架作用于弹簧；所述弹簧的一端通过弹簧安装座固接于弹簧封板上，另一端固接在滚柱安装架上；所述滚柱设置在滚柱安装架内，且可相对转动；所述滚柱位于凸轮式杠杆的两侧，通过弹簧的压力使其与凸轮式杠杆的凸轮端抵接，从而使输入部分作用在滚柱上的力在凸轮式杠杆原理的作用下输出到输出部分的输出盘上。