一种变刚度机器人关节.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115946148A(43)申请公布日2023.04.11(21)申请号202310006887.4(22)申请日2023.01.04(71)申请人中南大学地址410083湖南省长沙市岳麓区麓山南路932号(72)发明人陆新江许都舒心周秀(74)专利代理机构长沙智勤知识产权代理事务所(普通合伙)43254专利代理师曾芳琴(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图10页(54)发明名称一种变刚度机器人关节(57)摘要本发明提供一种变刚度机器人关节，包括变刚度机构；所述变刚度机构包括壳体、传动轴、弹性梁和滑动件，所述传动轴转动穿设在所述壳体内，所述弹性梁一端与所述传动轴连接，所述弹性梁的另一端向背离所述传动轴轴线的方向延伸且为自由端，所述滑动件能够滑动地套设于所述弹性梁，且所述滑动件与所述壳体连接，在所述壳体作用于所述滑动件的作用力达到预设程度时，所述滑动件用于沿所述弹性梁滑动以改变所述弹性梁的有效长度，从而改变所述机器人关节的刚度。本发明旨在提供一种无需驱动装置即可改变刚度的的变刚度机器人关节。CN115946148ACN115946148A权利要求书1/1页1.一种变刚度机器人关节，其特征在于，包括变刚度机构；所述变刚度机构包括壳体、传动轴、弹性梁和滑动件，所述传动轴转动穿设在所述壳体内，所述弹性梁一端与所述传动轴连接，所述弹性梁的另一端向背离所述传动轴轴线的方向延伸且为自由端，所述滑动件能够滑动地套设于所述弹性梁，且所述滑动件与所述壳体连接，在所述壳体作用于所述滑动件的作用力达到预设程度时，所述滑动件用于沿所述弹性梁滑动以改变所述弹性梁的有效长度，从而改变所述机器人关节的刚度。2.根据权利要求1所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述壳体包括筒体和盖板，所述筒体轴线与所述传动轴轴线共线，所述盖板设置在所述筒体任一端，所述筒体未设置盖板的一端设置开口以使所述传动轴穿入所述筒体内部空间。3.根据权利要求2所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述滑动件包括引导元件和滑动元件，所述滑动元件套设在所述引导元件，所述引导元件的引导方向背离所述传动轴，所述引导元件一端与所述筒体侧壁连接，另一端朝向所述传动轴延伸，所述滑动元件套设在弹性梁上能够沿引导方向滑动，所述滑动元件沿引导方向滑动的时候能改变刚度。4.根据权利要求3所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述滑动元件包括支撑座和辊轮，所述支撑座呈中空结构，所述辊轮设置在所述支撑座内，贴合在所述弹性梁两侧与所述弹性梁滚动配合。5.根据权利要求3所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述滑动元件还包括滑动单元，所述盖板设置有弧形滑道，所述弧形滑道一端朝向所述传动轴，另一端朝向所述筒体侧壁，所述滑动单元连接于支撑座，所述滑动单元与所述滑道配合滑动。6.根据权利要求5所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述弧形滑道包括锁止段和变刚度段，所述锁止段用于通过弧形走向对所述滑动元件形成锁止，所述变刚度段用于引导所述滑动元件背离所述传动轴方向滑动。7.根据权利要求6所述的变刚度机器人关节，其特征在于，还包括驱动机构和控制机构，所述驱动机构与所述传动轴连接以向所述传动轴传递力矩，所述控制机构设置在所述驱动机构背离所述变刚度机构的一端，用于控制所述驱动机构的转动。8.根据权利要求7所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述壳体背离所述驱动机构的一端外壁形成有输出端，所述输出端用于与外部力矩传递结构连接。9.根据权利要求8所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述弹性梁和滑动件设置有多组并且数量对应，所述多组弹性梁和多组滑动件环绕所述传动轴设置。10.根据权利要求5‑9任一项所述的变刚度机器人关节，其特征在于，所述弧形滑道设置有多个，数量与所述弹性梁对应，所述多个弧形滑道朝向所述传动轴的一端互相连通。2CN115946148A说明书1/5页一种变刚度机器人关节技术领域[0001]本发明涉及机器人变刚度关节领域，具体涉及一种变刚度机器人关节。背景技术[0002]随着机器人技术的不断发展，机器人应用的范围也越来越广泛，人机交互的场面也越来越多。为保障在人机协同工作过程中工人的安全、减少意外事故的发生，迫切需要一种能够应用于人机协作环境中，并对环境友好、对工人安全的机器人系统。然而，在工业机器手臂、仿生多足机器人、机械外骨骼以及康复医疗假肢等关节机器人的研究中，机器人关节设计普遍采用电机输出轴与关节机构进行刚性连接的驱动方式，这种刚性连接方式使关节在受到冲击时没有缓冲，加速度大，极易对机器人或人造成损伤。[0003]在人类步行的研究中发现以下现象：在摆动腿落地前腿部肌肉会放松以吸收冲击，而在摆动腿落地后的双脚支撑中，