一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节.pdf

(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CN114131645A(43)申请公布日2022.03.04(21)申请号202111477615.X(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)发明人陈令凯张兰黄冠宇孔令雨蔡建东谢安桓张丹(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3页附图1页(54)发明名称一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节(57)摘要本发明公开了一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节，解决了柔性关节刚度调节机构复杂、体积臃肿的问题，其技术方案要点是包括关节电机和可调刚度机构，所述的可调刚度机构包括刚度调节电机、驱动轴、刚度调节机构、弹性件和关节输出端，所述的关节电机设有用于容置所述驱动轴的贯通轴和用于输出关节电机力矩的电机输出端，所述刚度调节电机固定设于关节电机尾部外壳上，所述刚度调节机构设于关节输出端和电机输出端之间，所述驱动轴两端分别固定连接所述刚度调节电机和刚度调节机构，所述驱动轴与关节电机同轴，所述弹性件连接刚度调节机构和关节输出端，达到了充分利用关节电机的贯通轴来减小可变刚度柔性关节径向尺寸的目的。CN114131645ACN114131645A权利要求书1/1页1.一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节，其特征在于,包括关节电机(1)和可调刚度机构，所述的可调刚度机构包括刚度调节电机(21)、刚度调节机构(23)、弹性件(24)和关节输出端(25)；所述关节电机(1)和可调刚度机构(2)同轴布置；所述关节电机(1)设有贯通轴(11)；所述刚度调节电机位于关节电机(1)后端；所述刚度调节电机(21)的驱动轴(22)穿过贯通轴(11)与刚度调节机构(23)固定连接；所述刚度调节机构(23)与关节电机(1)的输出端(12)连接；所述弹性件(24)的一端与刚度调节机构(23)连接，另一端与关节输出端(25)连接。2.根据权利要求1所述的基于贯通轴的可变刚度柔性关节，其特征在于,所述关节电机(1)与刚度调节电机(21)同轴布置。3.根据权利要求1所述的基于贯通轴的可变刚度柔性关节，其特征在于,所述关节输出端(25)为盖状结构，所述刚度调节机构(23)和弹性件(24)位于关节输出端(25)的盖状结构内。4.根据权利要求1所述的基于贯通轴的可变刚度柔性关节，其特征在于,所述弹性件(24)为弹簧或簧片。5.根据权利要求1所述的基于贯通轴的可变刚度柔性关节，其特征在于,所述关节电机(1)的输出端(12)与关节输出端(25)同轴布置。6.根据权利要求1所述的基于贯通轴的可变刚度柔性关节，其特征在于,所述关节输出端(25)对应设置有关节输出端约束机构(27)，用于保证关节输出端(25)绕轴心转动。2CN114131645A说明书1/3页一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节技术领域[0001]本发明涉及机器人柔性关节领域，尤其涉及一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节。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，在当前机械行业“工业4.0”和“中国制造2025”的大背景下，具有广阔的应用背景和重要研究意义。[0003]专利号为201721547542.6的发明专利公开了一种基于杠杆机构的可变刚度柔性关节，包括用于提供驱动关节运动所需动力的关节驱动端、刚度调节机构和用于带动关节负载运动的关节输出端；所述刚度调节机构两端分别与关节驱动端和关节输出端刚性连接，所述关节输出端与关节负载相连接，且关节输出端安装有输出编码器；所述关节驱动端包括关节支架、谐波减速器和安装有编码器的关节驱动电机。其刚度调节电机设于关节电机的输出端，这样不仅要求刚度调节电机尺寸较小，同时增加了刚度调节机构的轴向尺寸，不利于关节电机的安装。发明内容[0004]针对现有技术的不足，本发明提出一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节。[0005]为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于贯通轴的可变刚度柔性关节，包括关节电机和可调刚度机构，所述的可调刚度机构包括刚度调节电机、刚度调节机构、弹性件和关节输出端；所述关节电机设有贯通轴；所述刚度调节电机与关节电机连接；所述刚度调节电机的驱