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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CN106695870A(43)申请公布日2017.05.24(21)申请号201710043479.0(22)申请日2017.01.19(71)申请人哈尔滨工业大学地址150006黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人李瑞峰孙世超赵立军王淑英(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人刘景祥(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图3页(54)发明名称一种柔性关节变刚度机构(57)摘要本发明提出了一种柔性关节变刚度机构,包括输入结构和输出结构,所述输入结构和输出结构上下对应相连;所述输入结构包括一对导杆轴、一对导杆、一对压缩弹簧、一对弹簧安装座和输入板;所述输出结构包括一对直线导轨组件、一对滚子组、一对滚子安装架、直线位移传感器推杆、一对齿条、从动齿轮、主动齿轮、直线位移传感器、输出板以及多个轴承、卡簧和螺栓。本发明解决了现有技术中负载能力差、刚度调节范围小、调节刚度能耗大、耦合性强、被动刚度特性差、需要外接气缸的问题。CN106695870ACN106695870A权利要求书1/1页1.一种柔性关节变刚度机构,其特征在于:包括输入结构(1)和输出结构(2),所述输入结构(1)和输出结构(2)上下对应相连;所述输入结构(1)包括一对导杆轴(11-1、11-2)、一对导杆(12-1、12-2)、一对压缩弹簧(13-1、13-2)、一对弹簧安装座(14-1、14-2)和输入板(15);所述输出结构(2)包括一对直线导轨组件(21-1、21-2)、一对滚子组(22-1、22-2)、一对滚子安装架(23-1、23-2)、直线位移传感器推杆(24)、一对齿条(25-1、25-2)、从动齿轮(26)、主动齿轮(27)、直线位移传感器(28)、输出板(29)以及多个轴承、卡簧和螺栓;所述导杆轴(11-1、11-2)以及弹簧安装座(14-1、14-2)安装在输入板(15)上,导杆(12-1、12-2)安装在导杆轴(11-1、11-2)上,导杆(12-1、12-2)和弹簧安装座(14-1、14-2)之间安装有压缩弹簧(13-1、13-2),所述直线导轨组件(21-1、21-2)、直线位移传感器(28)和从动齿轮(26)分别安装在输出板(29)上,滚子安装架(23-1、23-2)安装在直线导轨组件(21-1、21-2)上,滚子安装架(23-1、23-2)上分别安装有滚子组(22-1、22-2)和齿条(25-1、25-2),直线位移传感器推杆(24)的一端安装在主动齿轮(27)对应的滚子安装架上,另一端和直线位移传感器(28)上的滑块相连,从动齿轮(26)安装在从动齿轮轴上。2.根据权利要求1所述的柔性关节变刚度机构,其特征在于:输入板(15)一侧和控制位置的动力源相连接,另一侧安装变刚度机构输入结构;所述导杆轴(11-1、11-2)以及弹簧安装座(14-1、14-2)均对称地布置在输入板(15)上,采用螺栓连接进行固定;所述导杆(12-1、12-2)为对称布置和导杆轴(11-1、11-2)同轴布置,所述压缩弹簧(13-1、13-2)和导杆(12-1、12-2)以及弹簧安装座(14-1、14-2)垂直布置,导杆(12-1、12-2)和压缩弹簧(13-1、13-2)之间通过凸起圆柱固定相对位置,弹簧安装座(14-1、14-2)和压缩弹簧(13-1、13-2)通过紧定螺钉固定相对位置。3.根据权利要求1所述的柔性关节变刚度机构,其特征在于:输出板(29)为盘状,一端为关节输出,另一端安装有输出结构,所述直线导轨组件(21-1、21-2)、滚子组(22-1、22-2)、滚子安装架(23-1、23-2)和齿条(25-1、25-2)均采用对称布置安装在输出板(29)上,所述直线位移传感器(28)和主动齿轮(27)对应的直线导轨组件平行放置,两者分别位于输出板(29)的两侧,主动齿轮(27)和刚度调节电机相连;从动齿轮(26)和主动齿轮(27)的齿数和模数相同,之间相互啮合,两齿轮分别和齿条(25-1、25-2)啮合。4.根据权利要求1所述的柔性关节变刚度机构,其特征在于:从动齿轮(26)安装在从动齿轮轴上,轴向固定采用轴肩和卡簧来实现,所述从动齿轮轴利用螺栓和输出板(29)固连。5.根据权利要求1-4任一项所述的柔性关节变刚度机构,其特征在于:所述导杆(12-1、12-2)、滚子组(22-1、22-2)、弹簧安装座(14-1、14-2)、压缩弹簧(13-1、13-2)、齿条(25-1、25-2)、直线导轨组件(21-1、21-2)、滚子安装架(23-1、23-2)均成对布置,和直径方向成一定角度,成“