[發明專利]一種可動態調整剛度的模塊化柔性連接裝置

有效

• 申請號: 201310741394.1
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN103753604A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 陶永;鄭隨兵;魏洪興;王云慶
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B25J19/00
• 分類號: B25J19/00
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 姜榮麗

技術領域

本發明屬于機械設計技術領域，涉及一種兩個模塊間的機械連接裝置，具體是一種既能夠實現兩個模塊間的穩定連接，又能夠實現這種連接剛度可調節的裝置。該裝置采用模塊化的設計思路，將穩定連接和可變剛度兩大功能集成為一體。

背景技術

傳統的工業制造環節中，外部環境是已知的，機器人依靠精確的位置控制，按照預先規劃好的路線進行動作，完成單調而重復的工作。對于這種工業機器人來說，著重于精密點位運動的控制，因而工業機器人各部分之間多采用剛性連接。但是，當機器人末端執行器與周圍環境發生接觸時，再精確的位置控制也會顯得不足。如果結合了接觸力控制后，就可以放松對位置控制的精度要求。這樣，工業機器人各部分之間采用柔性可變剛度連接具有極強的工業應用價值。

在市場競爭全球化的今天，機器人的應用范圍越來越廣，每種機器人構形僅適應一定的應用范圍，這并不能滿足市場化的需求。解決這一問題的方法就是開發可重構機器人系統，它是由一套具有各種尺寸和性能特征的可交換的模塊組成，能夠被裝配成各種不同構型的機器人來適應不同的工作需求。因而模塊之間連接裝置的模塊化也是必然的發展趨勢。因此現有技術領域中亟需能夠解決模塊間連接的裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種集成了穩定連接和可變剛度的機械裝置，其穩定連接功能，能夠保證兩個模塊之間穩定連接；其可變剛度功能，能夠保證兩個模塊間連接柔性到剛性的調節。兩個功能的集成一體化，加工安裝方便，便于模塊化的生產和使用。

本發明提供一種可動態調整剛度的模塊化柔性連接裝置，所述的連接裝置包括安裝環、上頂板、頂板連接板、軸承安裝架、上板轉動軸承、上板轉動軸承擋圈、編碼器、編碼器安裝架、反向滑輪軸、反向滑輪、滑輪軸a、滑軌、彈簧片、滑臺、滑塊、下底板、滑輪軸b、卷絲軸軸承、卷絲軸齒輪、卷絲軸、電機齒輪、底板齒輪、連接柱、電機、正向滑輪A和正向滑輪B，安裝環用于連接模塊A，下底板用于連接模塊B，用于實現模塊A和模塊B之間的穩定連接和變剛度功能；所述的上頂板的上表面固定連接安裝環，下表面固定連接頂板連接板，所述的頂板連接板下表面具有凸出軸，所述凸出軸依次穿過軸承安裝架和上板轉動軸承，上板轉動軸承擋圈與上板轉動軸承固定，并連接在軸承安裝架上；所述的編碼器固定在編碼器安裝架內，編碼器安裝架固定在軸承安裝架的下表面；所述下底板上依次設置電機、卷絲軸、并排的正向滑輪A和正向滑輪B；所述電機固定在下底板上，電機軸上固定電機齒輪，卷絲軸通過卷絲軸軸承連接在下底板上，卷絲軸上固定卷絲軸齒輪，所述卷絲軸齒輪與電機齒輪嚙合傳動；所述連接柱固定在下底板上，位于電機兩側，連接柱與軸承安裝架連接；所述正向滑輪A通過滑輪軸a連接在下底板上，所述正向滑輪B通過滑輪軸b連接在下底板上；所述滑軌固定在下底板上，滑塊上連接滑臺，滑臺可以沿著滑軌滑動；所述彈簧片水平穿過滑塊，一端與下底板上凹槽對應，另一端與上頂板下表面固定；所述反向滑輪通過反向滑輪軸固定在上頂板下表面；兩根鋼絲繩的一端均固定在卷絲軸上兩孔，繞向相反；一根鋼絲繩繞過正向滑輪A上方，穿過滑塊上的孔后固定在滑塊外側，另一根鋼絲繩經過正向滑輪B下方，穿過滑塊下方槽，然后從反向滑輪下方向上繞并反向繞回，穿過滑塊上的孔后固定在滑塊內側。

所述的穩定連接功能，是通過將上頂板固定在安裝環上，又通過連接柱將軸承安裝架固定在下底板上。上頂板與軸承安裝架之間只保留了一個可以相互旋轉的自由度，因而上頂板和下底板之間只能相對旋轉，而保持相互距離一定，從而實現所需的穩定連接功能。

所述的可變剛度功能，是通過改變滑塊與彈簧片末端的相對位置實現的。電機固定在下底板上，電機軸上安裝電機齒輪與卷絲軸齒輪相嚙合，卷絲軸齒輪固定于卷絲軸上，保證電機能帶動卷絲軸的旋轉。卷絲軸上纏繞著兩根鋼絲繩，一條鋼絲繩的末端緊固在滑塊的正側，另一條鋼絲繩的末端緊固在滑塊的反側，兩根鋼絲繩相互反向纏繞在卷絲軸上。當卷絲軸旋轉過程中，隨著兩個鋼絲繩的收放，便能保證滑塊在往復運動，改變滑塊與彈簧片末端的相對位置。

本發明的優點在于：

1、該連接裝置最突出的特點是將穩定連接和可變剛度兩大功能集成為一體，便于模塊化的生產和使用，有利于工業上的應用和推廣。

2、將可變剛度的概念引入到模塊間的連接，實現模塊間連接從柔性到剛性的調節，這種連接在工業上的用途十分廣泛。

3、該快速連接裝置的結構設計緊湊，體積比較小，能滿足體積受限情況下的安裝要求。

附圖說明

圖1可變剛度的連接裝置整體結構示意圖；