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(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112809733A(43)申请公布日2021.05.18(21)申请号202110208153.5(22)申请日2021.02.25(71)申请人沈阳工业大学地址110870辽宁省沈阳市铁西区经济技术开发区沈辽西路111号(72)发明人张明王传阳孙凤徐方超李强马鹏菲(74)专利代理机构沈阳智龙专利事务所(普通合伙)21115代理人周智博宋铁军(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节(57)摘要一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,包括电机,还包括混合电磁铁固定轴套、混合电磁铁、关节外壳、电工纯铁和电机支撑架;混合电磁铁固定轴套、混合电磁铁和电工纯铁位于关节外壳内;其中关节刚度调整部分采用混合电磁铁和弹簧片共同作用,具有刚度调节响应速度快、无延迟、无滞后等优点。实现不通电状态下磁力和刚度的保持,具有节能特性。同时也兼具运动形式简洁、制造简便、操作简单等特点。关节磁路系统中磁通量由永磁体和励磁线圈(铜线圈)中的电流共同决定,因此通过改变励磁线圈中电流的大小和方向,可以实现磁路系统中磁通量增大与减小,即实现关节刚度的增加与减小,且关节刚度变化是非线性的。CN112809733ACN112809733A权利要求书1/1页1.一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:包括电机(A)、混合电磁铁固定轴套(6)、混合电磁铁、关节外壳(7)、电工纯铁(8)和电机支撑架(10);混合电磁铁固定轴套(6)、混合电磁铁和电工纯铁(8)位于关节外壳(7)内;电机支撑架(10)套在电机(A)外,电机输出轴(1)穿过电机支撑架(10)的前端,混合电磁铁安装在混合电磁铁固定轴套(6)的后端,混合电磁铁位于混合电磁铁固定轴套(6)和电工纯铁(8)之间,混合电磁铁固定轴套(6)与电机输出轴(1)固定连接;电机支撑架(10)的前端伸入关节外壳(7)内,电工纯铁(8)套在电机支撑架(10)伸进关节外壳(7)内的部分上。2.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:该关节还包括弹簧片(5),弹簧片(5)也位于关节外壳(7)内,弹簧片(5)通过弹簧片固定轴套(14)固定套在电机轴(1)上,弹簧片(5)的外端部伸进关节外壳(7)内壁的止转槽(7‑1)内。3.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:混合电磁铁包括塑料线轴(19)、铜线圈(20)、永磁体(22)和铁芯(25);所述铁芯(25)在永磁体(22)两侧对称布置,塑料线轴(19)套在铁芯(25)上并与铁芯(25)固结,铜线圈(20)套在塑料线轴(19)上与塑料线轴(19)同轴线布置,塑料线轴(19)、铜线圈(20)、永磁体(22)和铁芯(25)形成整体,永磁体(22)和铁芯(25)连接在混合电磁铁固定轴套(6)上。4.根据权利要求3所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:两个固定档板(23)在铁芯(25)和永磁体(22)底部的前后两侧与铁芯(25)和永磁体(22)固定,再由固定档板(23)把铁芯(25)和永磁体(22)固定在混合电磁铁固定轴套(6)上。5.根据权利要求2或4所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:弹簧片(5)为两片,两片弹簧片(5)以电机输出轴(1)为对称轴对称设置,两片弹簧片(5)的外端嵌于关节外壳(7)内壁的止转槽(7‑1)内。6.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:关节外壳(7)的前端设置有关节端盖(4),所述关节端盖(4)与电机输出轴(1)通过小圆锥滚子轴承(2)同心设置,关节端盖(4)与关节外壳(7)固定。7.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:混合电磁铁通过混合电磁铁固定轴套(6)与电机输出轴(1)同心固结,混合电磁铁为两组,两组混合电磁铁等距对称布置在电机输出轴(1)两侧。8.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:电机减速器(B)端面与电机支撑架(10)由3个电机支撑架紧固螺栓(17)固定。9.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:大圆锥滚子轴承(11)内圈与电机支撑架(10)外壁配合,大圆锥滚子轴承(11)外圈与电工纯铁(8)配合。10.根据权利要求1所述的一种基于混合电磁铁的柔性机器人用变刚度关节,其特征在于:电工纯铁(8)底面与关节外壳(7)底面固定;电机(A)底面与编码器(9)配合。2CN112809733A