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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CN114131646A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111479739.1(22)申请日2021.12.06(71)申请人之江实验室地址310023浙江省杭州市余杭区文一西路1818号人工智能小镇10号楼(72)发明人陈令凯张兰赵鹏宇陈星宇姚运昌黄冠宇孔令雨谢安桓张丹(74)专利代理机构杭州求是专利事务所有限公司33200代理人邱启旺(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于轴向力的可变刚度机构及柔性关节(57)摘要本发明公开了一种基于轴向力的可变刚度机构及柔性关节,解决了柔性关节刚度调节机构复杂、体积臃肿的问题,所述可变刚度机构包括基座、动力单元、驱动杆、刚度调节件、簧片和关节输出端,所述动力单元固定设于所述基座上,通过驱动杆与刚度调节件连接,所述刚度调节件设有用于约束簧片的簧片约束孔,并设于基座和关节输出端之间,所述簧片至少有两个,一端固设于基座上,另一端铰接于关节输出端上,并穿过所述簧片约束孔,达到了减小刚度调节机构体积的目的。CN114131646ACN114131646A权利要求书1/1页1.一种基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:包括基座(1)、动力单元、驱动杆、刚度调节件(4)、簧片(5)和关节输出端(6);所述动力单元固定设于所述基座(1)上,通过驱动杆与刚度调节件(4)连接,所述刚度调节件(4)开有用于约束簧片(5)的簧片约束孔(401),并位于基座(1)和关节输出端(6)之间;所述簧片(5)的一端与基座(1)连接,另一端与关节输出端(6)活动连接。2.如权利要求1所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述簧片(5)至少有两个,绕驱动杆均匀布置;所述簧片(5)的一端穿过所述簧片约束孔(401)固设于基座(1)上,另一端穿过所述簧片约束孔(401)铰接于关节输出端(6)上。3.如权利要求2所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述簧片(5)的另一端穿过所述簧片约束孔(401)优选通过球铰与关节输出端(6)连接。4.如权利要求1所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述基座(1)上设有关节输出端约束轴(102);所述关节输出端(6)上对应设有关节输出端约束孔(603),以保证关节输出端(6)相对基座(1)同轴转动。5.如权利要求1所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述基座(1)开有键槽(101);所述驱动杆对应设有键(301),以防止驱动杆轴向转动;所述驱动杆的一端端部与刚度调节件(4)活动连接。6.如权利要求5所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述动力单元为电磁铁、气缸或液压缸;所述驱动杆为铁芯或活塞杆。7.如权利要求1所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述驱动杆为螺杆;所述刚度调节件(4)上开有与螺杆对应的螺纹孔;所述螺杆穿过螺纹孔与刚度调节件(4)固定连接。8.如权利要求1所述的基于轴向力的可变刚度机构,其特征在于:所述基座(1)上还设有导向销(103);所述刚度调节件(4)上开有与导向销(103)配合的导向孔(402),以保证所述刚度调节件(4)通过导向销(103)与基座(1)同步转动。9.一种基于轴向力的柔性关节,其特征在于,包括权利要求1‑8任一项所述的可变刚度机构、关节电机(8)和刚度调节电机(9);所述刚度调节电机(9)与关节电机(8)连接;所述关节电机(8)设有电机输出端(801);所述可变刚度机构的基座(1)与电机输出端(801)固定连接。10.如权利要求9所述的基于轴向力的柔性关节,其特征在于:所述可变刚度机构的驱动杆为螺杆,所述螺杆与刚度调节电机(9)连接,所述关节电机(8)和刚度调节电机(9)上对应第一滑道(8021)和第一滑轨(904),所述第一滑道(8021)与第一滑轨(904)配合;所述螺杆的端部与刚度调节件(4)转动连接。2CN114131646A说明书1/5页一种基于轴向力的可变刚度机构及柔性关节技术领域[0001]本发明涉及机器人领域,尤其涉及一种基于轴向力的可变刚度机构及柔性关节。背景技术[0002]同传统柔性关节相比,可变刚度柔性关节可以通过一定的控制策略实现机器人在不同工作状态下关节刚度的变化,这与人类肌肉具有相似的特征,即在普通工作状态下保持较高的刚度,在发生碰撞时能够产生一定的柔顺性,缓解碰撞冲击,防止对接触物造成进一步的伤害。另外,弹性元件的引入使得碰撞时关节可以存储能量,在一定程度上提高了能量的利用效率,因此,可变刚度柔性关节的引入,使得机器人在保证关节运动性能的同时兼具了环境安全性,具有广阔的应用背景和重要研究意义。[0003]专利号为2