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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CN105328711A(43)申请公布日2016.02.17(21)申请号201510762250.3(22)申请日2015.11.10(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人杨德财金弘哲刘章兴赵杰朱延河(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人高志光(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称一种模块化变刚度关节(57)摘要一种模块化变刚度关节,它涉及一种基于扭簧特性和模块化设计的变刚度关节,以解决现有变刚度关节结构复杂,体积大,布局不合理,输出刚度不能连续大范围变化的问题,它包括输入机构、输出机构、支架、编码器和两套扭簧机构;输入机构包括主电机、减速器和输入盘;输出机构包括副输出盘、主输出盘、调刚电机、带轮、钢丝绳、滑块、滑轨、两个惰轮和两个滚子;每套扭簧机构包括扭簧和扭簧架;副输出盘转动安装在支架上,主电机的输出轴与减速器的输入端连接,减速器固装在支架上,输入盘安装在减速器的输出端且穿出副输出盘;调刚电机、滑轨和两个惰轮分别安装在主输出盘上。本发明用于柔性机器人领域。CN105328711ACN105328711A权利要求书1/2页1.一种模块化变刚度关节,其特征在于:它包括输入机构、输出机构、支架(3)、编码器(11)和两套扭簧机构;输入机构包括主电机(1)、减速器(2)和输入盘(4);输出机构包括副输出盘(5)、主输出盘(6)、调刚电机(12)、带轮(13)、钢丝绳(14)、滑块(17)、滑轨(16)、两个惰轮(15)和两个滚子(18);每套扭簧机构包括扭簧(7)和扭簧架(8);副输出盘(5)和主输出盘(6)相间设置并连接为一体,副输出盘(5)转动安装在支架(3)上,主电机(1)的输出轴与减速器(2)的输入端连接,减速器(2)固装在支架(3)上,输入盘(4)安装在减速器(2)的输出端且穿出副输出盘(5);调刚电机(12)、滑轨(16)和两个惰轮(15)分别安装在主输出盘(6)上,滑轨(16)布置在主输出盘(6)的中部,滑块(17)的一端安装在滑轨(16)上,滑块(17)能沿滑轨(16)的长度方向滑动,两个滚子(18)安装在滑块(17)的另一端,滚子(18)的轴向与输入盘(4)的轴向平行设置,调刚电机(12)的轴向与输入盘(4)的轴向垂直设置,调刚电机(12)的输出轴上安装有带轮(13),钢丝绳(14)绕在带轮(13)和两个惰轮(15)上,钢丝绳(14)的两端分别与滑块(17)的两端连接;两个扭簧架(8)安装在与副输出盘(5)相邻的输入盘(4)的板面上,两个扭簧架(8)上各布置有一个扭簧(7),扭簧(7)的短臂与扭簧架(8)固接,扭簧(7)的长臂贴靠在滚子(18)上。2.根据权利要求1所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:所述减速器(2)为谐波减速器,主电机(1)的输出轴与谐波减速器的波发生器连接,谐波减速器的刚轮与支架(3)连接,谐波减速器的柔轮与输入盘(4)连接,主电机(1)的外壳与谐波减速器的刚轮连接。3.根据权利要求1或2所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:主电机(1)为自带编码器的电机。4.根据权利要求3所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:调刚电机(12)为自带编码器的电机。5.根据权利要求1、2或4所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:所述变刚度关节还包括编码器(11),编码器(11)安装在输入盘(4)上,编码器(11)的输出轴上绕制有橡胶,并且橡胶外圆面与副输出盘(5)的内侧面相接触。6.根据权利要求5所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:所述变刚度关节还包括两个行程开关(19),两个行程开关(19)正对设置在滑轨(16)的两端,两个行程开关(19)安装在主输出盘(6)上。7.根据权利要求1、2、4或6所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:所述变刚度关节还包括两个扭簧限位块(9),两个扭簧限位块(9)设置在两个扭簧(7)的长臂的外侧,两个扭簧限位块(9)固装在输入盘(4)上。8.根据权利要求7所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:所述变刚度关节还包括两个转角限位块(10),两个转角限位块(10)与两个扭簧限位块(9)一一对应设置,两个转角限位开关(10)安装在主输出盘(6)内侧面上。9.根据权利要求8所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:两个滚子(18)正对设置,两个扭簧架(8)正对设置,两个扭簧限位块(9)正对设置,两个转角限位块(10)正对设2CN105328711A权利要求书2/2页置。10.根据权利要求1、2、4、6、8或9所述的一种模块化变刚度关节,其特征在于:滑轨