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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CN107486850A(43)申请公布日2017.12.19(21)申请号201710803257.4(22)申请日2017.09.08(71)申请人四川大学地址610065四川省成都市武侯区一环路南一段24号(72)发明人汤卿高文翔杨亚茹姚进(51)Int.Cl.B25J9/10(2006.01)B25J17/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图10页(54)发明名称一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节(57)摘要本发明公开的一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节,由外壳、轴和外圈组成;轴设置于外壳的回转中心,且与外壳固定,外壳与外圈之间为转动副连接;外圈上安装有弹簧片,弹簧片一端与外圈固定,另一端与轴固定;压缩弹簧固定在轴与滑动块之间;滑动块与弹簧片之间为滑动连接;轴上安装有驱动轮,滑动块上端均设置有滑轮,滑轮与滑动块之间为转动副连接,驱动轮和滑轮之间通过绳索连接;绳索一端固定在轴或外壳上,另一端固定在驱动轮上,驱动轮与滑轮之间构成动滑轮传动。本发明的变刚度机器人弹性关节克服现有结构相对复杂,变刚度特性差等问题,提供一种结构简单,可以实现在机器人关节运动过程中刚度实时可调的机器人变刚度结构。CN107486850ACN107486850A权利要求书1/1页1.一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节,由外壳(1)、轴(5)和外圈(2)组成;其特征在于所述轴(5)设置于外壳(1)的回转中心,并且与外壳(1)之间为固定连接,外壳(1)与外圈(2)之间为转动副连接;所述外圈(2)上径向安装有对称的多个弹簧片(7),每个弹簧片(7)一端与外圈(2)固联,另一端穿过压缩弹簧(3)与轴(5)固联;所述压缩弹簧(3)一端连接在轴(5)上,另一端连接在滑动块(8)上;所述滑动块(8)安装在弹簧片(7)中间部位,随弹簧片(7)对称分布,且与弹簧片(7)之间为滑动连接;所述轴(5)上安装有驱动轮(6),驱动轮(6)上设置有与滑动块(8)数量对应的驱动轮槽,滑动块(8)上端均设置有滑轮(9),滑轮(9)与滑动块(8)之间为转动副连接,且滑轮(9)上设置有滑轮槽,驱动轮槽和滑轮槽之间通过绳索(10)连接;所述绳索(10)一端绕过对应的滑轮槽固定在轴(5)上,另一端绕过驱动轮槽固定在驱动轮(6)上,使得所述驱动轮(6)与滑轮(9)之间构成动滑轮传动;所述固定块(4)固定连接在轴(5)上,且中间设置有滑动块(8)的滑动槽,滑动块(8)可在滑动槽中相对于固定块(4)滑动。2.如权利要求1所述的一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节,其特征在于:所述滑动块(8)内槽两端安装有滚子,在滑动块(8)沿弹簧片(7)滑动的过程中,实现变滑动摩擦为滚动摩擦。3.如权利要求1所述的一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节,其特征在于:所述滑动块(8)外侧两端也安装有滚子,在滑动块(8)沿固定块(4)上的滑动槽滑动的过程中,实现变滑动摩擦为滚动摩擦。4.如权利要求1所述的一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节,其特征在于:所述弹簧片(3)为多个弹簧薄片的叠加结构。2CN107486850A说明书1/4页一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节技术领域[0001]本发明涉及机器人技术领域,具体涉及一种柔索驱动机器人变刚度弹性关节。背景技术[0002]随着科技的飞速发展,机器人技术在现阶段的应用是非常广泛的,尤其是在工业领域内。目前,随着机器人技术向柔性方面的发展,多台机器人的协同工作,以及机器人与人之间的交互作用等越来越普遍。这种现象的出现,必将对机器人的柔性技术和适应性要求有所提高。这也是现阶段国内外研究的热点。[0003]从机器人的整个组成结构来看,机器人关节是机器人实现各种运动的关键零部件。现有机器人技术应用较多的主要是刚性关节和弹性关节,而弹性关节的刚度一般都是恒定的。针对变刚度机器人关节的应用技术是比较少的。[0004]变刚度机器人弹性关节能够根据任务要求,实时调节关节刚度,从而提高机器人的适应性。变刚度关节驱动器可能的应用领域包括:提升服务机器人人机交互的安全性;在假肢关节中应用可以有效地抵抗外力的冲击,保护关节免遭破坏。变刚度机器人弹性关节能够有效地提高机器人对环境的适应性并扩大机器人的应用领域,具有广泛的应用前景。[0005]研究如何提高机器人的适应性的过程中。通常使用被动柔性和主动力控制来提高机器人的适应性。被动柔性难以进行主动控制,应用面较窄。主动力控制对力传感器的精度、采样频率的带宽和控制算法的实时性要求较高;其安全性难以保证,且鲁棒性较低,能量消耗较大。[0006]国外对于变刚度机器人弹性关节的研究比较多,主要集中在实现结构的变刚度,能量效率的优化,以及控制方法的研究。但从国外所设计很多结构来看,其结构