[發明專利]關節輸出剛度可變的柔性平移關節

有效

• 申請號: 201610237096.2
• 申請日: 2016-04-15
• 公開（公告）號: CN105773653B
• 公開（公告）日: 2017-08-15
• 發明（設計）人: 趙勇;余覺;王皓;余海東;潘浩;來新民
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J18/02;B25J9/00
• 代理公司: 上海交達專利事務所31201
• 代理人: 王毓理,王錫麟

1.一種關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征在于，包括：剛度調節機構、設置于剛度調節機構上的簡支梁彈簧機構以及位于簡支梁彈簧機構頂端的關節輸出軸，其中：關節輸出軸通過觸腳與簡支梁彈簧機構的彈簧片相連，簡支梁彈簧機構與剛度調節機構通過齒輪嚙合，并接受來自剛度調節機構的扭矩從而調節彈簧片的跨度，實現輸出剛度的改變；

所述的簡支梁彈簧機構包括：導軌、曲柄齒輪以及設置于導軌上且對稱布置于曲柄齒輪兩側的一對滑塊，其中：每個滑塊頂部均設有兩對輥輪，并通過輥輪將彈簧片緊密夾持，使彈簧片近似為簡支梁，滑塊底部與曲柄齒輪通過連桿連接，構成雙曲柄滑塊機構；當曲柄齒輪轉動時，將帶動一對滑塊沿導軌相向或背向運動，使彈簧片的跨度相應的發生縮短或增長，從而改變其撓曲剛度，實現對關節輸出剛度的調節。

2.根據權利要求1所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的剛度調節機構包括：底座、位于底座上的支板以及設置于支板上且依次相連的扭矩輸出齒輪、減速機構和調節電機，其中：減速機構設置于支板內孔中并與電機輸出齒輪相連，從而通過傳動軸，驅使設置于傳動軸另一端的扭矩輸出齒輪對外輸出扭矩。

3.根據權利要求1所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的關節輸出軸包括：依次相連的方軸、連接體和觸腳，其中：方軸和觸腳分別設置于連接體的兩端，且每個觸腳正對一個固支梁彈簧機構。

4.根據權利要求1所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的簡支梁彈簧機構的數量為三個且以夾角均60°的方式中心對稱設置。

5.根據權利要求2所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的減速機構包括：減速齒輪、傳動軸、滾珠軸承和軸承端蓋，其中：傳動軸通過滾珠軸承設置于支板內孔中；傳動軸一端裝有減速齒輪，減速齒輪與調節電機相連，另一端裝有扭矩輸出齒輪，從而使電機可以通過減速機構將扭矩傳遞給扭矩輸出齒輪，進而控制雙曲柄滑塊機構運動以調節關節的輸出剛度。

6.根據權利要求1所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的簡支梁彈簧機構上設有限位塊，限位塊通過限位釘和復位彈簧與彈簧片連接。

7.根據權利要求6所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的復位彈簧處于預壓縮狀態，以幫助彈簧片在關節負載釋放后快速回復，并抵消關節輸出軸的重力，而使彈簧片回到未變形的初始狀態。

8.根據權利要求3所述的關節輸出剛度可變的柔性平移關節，其特征是，所述的關節輸出軸通過方孔直線軸承與關節外殼相連并沿軸向發生平移運動，輸出軸的觸腳緊密按壓于簡支梁彈簧機構的彈簧片中心；當關節承受負載時，輸出軸通過觸腳按壓彈簧片發生撓曲變形，使得彈簧片的撓曲剛度最終轉化為該關節的輸出剛度。