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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CN107639649A(43)申请公布日2018.01.30(21)申请号201711057256.6(22)申请日2017.11.01(71)申请人东北大学地址110169辽宁省沈阳市浑南区创新路195号(72)发明人房立金张明(74)专利代理机构大连理工大学专利中心21200代理人陈玲玉梅洪玉(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)B25J19/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称一种机器人用永磁变刚度柔性关节(57)摘要本发明属于柔性机器人技术领域,提出了一种机器人用永磁变刚度柔性关节,能够模拟仿生关节具有的非线性变刚度肌肉特性。本发明采用永磁变刚度机构作为刚度调整部件,绳索作为力与运动传递部件,其刚度会根据永磁体间气隙改变而改变,通过电机、绳索绞盘和导向滑轮的作用,实现操作手两侧绳索的力与位置的解耦,可实现关节刚度不变,仅改变关节转角改变,即实现等刚度条件下关节位置调整;还可实现在关节位置不变的,仅改变关节的刚度,根据不同的工作情况,实现对应设定刚度条件下工作。本发明为运动形式简洁、制造简便、操作简单的永磁变刚度柔性机器人关节结构。CN107639649ACN107639649A权利要求书1/1页1.一种机器人用永磁变刚度柔性关节,其特征在于,包括至少一个自由度控制机构、操作臂(1)、大臂(9)、大臂固定架(7)、编码器(10)、操作臂旋转轴(16),大臂(9)固定于大臂固定架(7)上,操作臂(1)通过操作臂旋转轴(16)固定于大臂(9)的中心轴上,操作臂旋转轴(16)和编码器(10)通过薄壁球轴承固定在大臂(9)上;其中,所述的一个自由度控制机构由两组沿大臂中心轴对称设置的位置与刚度调整模块组成,每组位置与刚度调整模块包括绳索(2)、至少两个导线滑轮、至少一个永磁变刚度模块(4)、绳索绞盘(5)、谐波减速器(8)和伺服电机(6);所述绳索(2)一端固定于操作臂(1),然后依次穿过大臂外边缘设置的导线滑轮A(3)、大臂内部固定的永磁变刚度模块(4)和导线滑轮B(11),绳索另一端固定在绳索绞盘(5)上,绳索绞盘(5)、谐波减速器(8)和伺服电机三者同轴固定于大臂(9)上;所述永磁变刚度模块(4)的定滑轮A(18)与导线滑轮B(11)轴线平行且滑轮轮廓外切同一条直线;导线滑轮B(11)的轴线垂直于绳索绞盘(5)的轴线,且轮廓外切同一条直线。2.根据权利要求1所述的一种机器人用永磁变刚度柔性关节,其特征在于,所述永磁变刚度模块包括:定滑轮A(18)、动滑轮(19)、轴向滑动轴承(20)、轴向充磁永磁环A(21)、移动滑座(22)、固定座(23)、轴向充磁永磁环B(24)、定滑轮B(25);所述移动滑座截面为倒T型,中心杆顶端设置动滑轮;固定座截面为H型,顶端分别设置定滑轮A和定滑轮B,所述动滑轮与定滑轮A和定滑轮B呈倒等腰三角形布置;轴向充磁永磁环A(21)固定于移动滑座底座上侧,轴向充磁永磁环B(24)固定于移动滑座中心位置下侧,所述轴向充磁永磁环A的中轴线与轴向充磁永磁环B的中轴线同轴线,同向磁极相对布置且结构参数相同;移动滑座的中心杆依次穿过轴向充磁永磁环A、轴向充磁永磁环B和设有轴向滑动轴承(20)的固定座中心位置,移动滑座底座沿固定座下部的滑槽滑动。3.根据权利要求2所述的一种机器人用永磁变刚度柔性关节,其特征在于,所述导线滑轮A、导线滑轮B和永磁变刚度模块的定滑轮A、定滑轮B的轴线平行且径向对称中心位于同一平面内。4.根据权利要求1或2或3所述的一种机器人用永磁变刚度柔性关节,其特征在于,包括两个以上自由度控制机构的永磁变刚度柔性关节,其中每个自由度方向,沿大臂中心轴对称设置两组位置与刚度调整模块,每个自由度控制机构的操作臂旋转轴垂直于该自由度旋转方向的绳索拉力方向,保证每个自由度旋转方向的刚度独立。2CN107639649A说明书1/3页一种机器人用永磁变刚度柔性关节技术领域[0001]本发明属于柔性机器人技术领域,特别是涉及一种机器人用永磁变刚度柔性关节,用于构建拮抗式柔性变刚度机器人,特别适合于仿生机器人关节的构建。背景技术[0002]柔性变刚度机器人是不同于传统刚性机器人的一类刚度可调的柔性机器人,主要特征是:在传动链上串联或并联刚度可调的弹性环节,能够将关节的动能和弹性势能相互转化,由于自身刚度可调,可以很大程度的提高人机安全性和环境适应性,已经成为未来机器人发展的重要方向。[0003]从运动生物力学角度看,肌肉是人体运动系统的动力学来源,通过肌肉缩放来保持或完成动作.骨骼肌有两种缩放形式,缩放过程中肌肉张力不变,长度改变,引起关节运动,即刚度不变位置改变;缩放过程中肌肉长度