申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2022-05-16

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN114932576B

主分类号：B25J17/02

分类号：B25J17/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.02#授权;2022.09.09#实质审查的生效;2022.08.23#公开

摘要：本发明提供了一种基于板簧变形的紧凑型一体化变刚度关节及方法，属于智能机器人领域。解决了现有变刚度关节机构复杂、体积庞大，调刚范围小的问题。它包括从上到下依次布置在外壳内的动力输入组件、变刚驱动组件和动力输出组件，动力输入组件与变刚驱动组件相连，变刚驱动组件与动力输出组件相连，动力输入组件包括主动轴，变刚驱动组件包括安装板、滚子A和滚子B，动力输出组件包括输出轴、板簧A和板簧B，板簧A和板簧B对称设置在输出轴上，滚子A和滚子B分别与板簧A和板簧B配合，主动轴与安装板固连使变刚驱动组件整体随主动轴转动，滚子A和滚子B转动挤压板簧A和板簧B驱动输出轴转动。本发明适用于机器人变刚度关节。

主权项：1.一种基于板簧变形的紧凑型一体化变刚度关节，其特征在于：包括从上到下依次布置在外壳4内的动力输入组件1、变刚驱动组件2和动力输出组件3，所述动力输入组件1与变刚驱动组件2相连，所述变刚驱动组件2与动力输出组件3相连，所述的动力输入组件1是外界动力的输入端，所述动力输入组件1用于将外界动力传递给所述的变刚驱动组件2，所述动力输入组件1包括主动轴104，变刚驱动组件2包括安装板215、滚子A204和滚子B205，所述动力输出组件3包括输出轴304、板簧A302和板簧B308，板簧A302和板簧B308对称设置在输出轴304上，滚子A204和滚子B205分别与板簧A302和板簧B308配合，所述动力输入组件1中的主动轴104与安装板215固连，使变刚驱动组件2整体随主动轴104转动而转动，滚子A204和滚子B205转动挤压板簧A302和板簧B308，将刚性运动转化为柔性运动输出给动力输出组件3的输出轴，所述输出轴304再将动力传递给外界负载；所述主动轴104伸出外壳的上端布置，所述输出轴304伸出外壳的下端布置，所述变刚驱动组件2还包括绳索收卷机构22和绳索牵拉机构21，主动轴104与安装板215的上端面固定连接，绳索收卷机构22和绳索牵拉机构21分别设置在安装板215的上下端面上，所述绳索牵拉机构21分别与滚子A204和滚子B205铰接，滚子A204的自由端与板簧A302配合，滚子B205的自由端与板簧B308配合，所述板簧A302、板簧B308、滚子A204和滚子B205共同组成了变刚度模块；绳索收卷机构22通过绳索213带动绳索牵拉机构21运动，从而调节滚子A204和滚子B205之间的距离，主动轴104转动带动固定在安装板215上的滚子A204和滚子B205绕关节转动中心转动，从而滚子A204和滚子B205分别挤压对应的板簧A302和板簧B308运动，通过板簧A302和板簧B308运动带动输出轴304运动；所述绳索牵拉机构21包括回复弹簧左端盖201、直线滑槽202、回复弹簧A203、支撑座206、回复弹簧B207、回复弹簧右端盖208、传动杆209、导向槽210、压绳端子212、绳索213和横臂214，支撑座206和导向槽210均安装在安装板215上，且支撑座206设置在安装板215的中间位置，导向槽210设置在支撑座206的一侧，所述直线滑槽202安装在支撑座206上，所述回复弹簧A203和回复弹簧B207放置在直线滑槽202中，所述传动杆209设置两个，两个传动杆209的一端分别与横臂214的两端铰接，两个传动杆209的另一端分别与滚子A204和滚子B205铰接，所述滚子A204和滚子B205上均设有圆柱形凸台结构，回复弹簧A203和回复弹簧B207的一端分别穿过滚子A204和滚子B205上的凸台，另一端分别位于回复弹簧左端盖201和回复弹簧右端盖208中，回复弹簧左端盖201和回复弹簧右端分别安装在直线滑槽202的左右侧，所述回复弹簧A203和回复弹簧B207均处于压缩状态；所述横臂214滑动设置在导向槽210中，导向滚子211穿过横臂214并插入导向槽210中，使得横臂214能沿导向槽210移动，并经传动杆209驱动滚子A204和滚子B205沿直线滑槽202移动；所述绳索收卷机构22包括滑轮座A216、滑轮A217、滑轮B218、滑轮座B219、滑轮C220、绳索收卷滑轮支座221、绳索收卷滑轮222、刚度调整电机支座223、减速器224、刚度调整电机225和刚度调整电机编码器226，所述滑轮座A216和绳索收卷滑轮支座221均设置两个，所述滑轮A217安装在两个滑轮座A216上，滑轮B218和滑轮C220安装在滑轮座B219上，绳索收卷滑轮222安装在两个绳索收卷滑轮支座221上，滑轮座A216、滑轮座B219、绳索收卷滑轮支座221均安装在安装板215上；所述绳索213的一端穿过横臂214，连接压绳端子212，另一端绕过滑轮A217、滑轮B218和滑轮C220后卷绕在绳索收卷滑轮222上；所述减速器224、刚度调整电机225、刚度调整电机编码器226组成调刚电机模块，调刚电机模块经刚度调整电机支座223安装在安装板215上，减速器224的输出轴与绳索收卷滑轮222连接。

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