[發(fā)明專利]基于可變支點(diǎn)的變剛度柔性驅(qū)動(dòng)器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611248593.9
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106737819B
• 公開（公告）日: 2019-02-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭朝;肖曉暉;張玉炳;孫劍韜
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J19/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 齊晨涵;姜學(xué)德

本發(fā)明公開了一種基于可變支點(diǎn)的變剛度柔性驅(qū)動(dòng)器，包括動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)、剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，所述剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括杠桿、支點(diǎn)柱、滑塊和直線導(dǎo)軌，所述杠桿一端鉸接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，所述杠桿上下面分別設(shè)置有頂面滑槽和底面滑槽，所述支點(diǎn)柱一端與頂面滑槽配合連接，另一端連接在動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)上，且與動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有支點(diǎn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)支點(diǎn)柱相對于動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸的位置，所述滑塊與底面滑槽配合連接且套接在直線導(dǎo)軌上，所述直線導(dǎo)軌連接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，所述直線導(dǎo)軌上還套接有兩段彈簧，所述兩段彈簧分別位于滑塊兩側(cè)。此發(fā)明結(jié)構(gòu)緊湊、剛度調(diào)節(jié)范圍廣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及變剛度驅(qū)動(dòng)器，具體地指一種基于可變支點(diǎn)的變剛度柔性驅(qū)動(dòng)器。

背景技術(shù)

在機(jī)器人領(lǐng)域，運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式有液壓驅(qū)動(dòng)、氣壓驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)等，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)具有精度高、控制準(zhǔn)確、響應(yīng)迅速等優(yōu)勢，成為一種主要的驅(qū)動(dòng)方式。隨著機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，康復(fù)輔助機(jī)器人和助力機(jī)器人的研究也越來越受到了重視，這些機(jī)器人在人機(jī)交互的過程中要求更高的安全性和對環(huán)境更好的適應(yīng)能力。而傳統(tǒng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)是剛性的，在人機(jī)交互過程中有可能對人體造成傷害，并且對環(huán)境的適應(yīng)性較差。采用可變剛度的柔性驅(qū)動(dòng)器可以很好的解決這一問題。

在設(shè)計(jì)變剛度驅(qū)動(dòng)器的過程中，考慮可能的應(yīng)用環(huán)境，應(yīng)使結(jié)構(gòu)緊湊、合理，同時(shí)應(yīng)具有較大的剛度調(diào)節(jié)范圍，調(diào)節(jié)功能易于實(shí)現(xiàn)，還有比較快的響應(yīng)特性。目前，國內(nèi)外在變剛度驅(qū)動(dòng)器這一領(lǐng)域已有一些不錯(cuò)的成果，但是還是存在一些問題：變剛度驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)復(fù)雜、剛度調(diào)節(jié)范圍小。

經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利申請?zhí)?01010283564.2，該技術(shù)工開一種變剛度柔性關(guān)節(jié)，包括微型驅(qū)動(dòng)單元、電機(jī)支架、彈性單元，通過改變彈性元件的有效長度來改變剛度，但是彈性的有效長度改變有限，剛度改變的范圍有限。

中國專利申請?zhí)?0150355179.7，該技術(shù)公開了一種剛度可調(diào)的柔性關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括驅(qū)動(dòng)端、調(diào)整端和柔性關(guān)節(jié)，采用曲斜面-轉(zhuǎn)輪配合結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)變剛度，能夠?qū)崿F(xiàn)驅(qū)動(dòng)器的剛度從極大柔性到完全剛性的改變，但該機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸偏大。

中國專利申請?zhí)?01310119858.5，該技術(shù)公開了一種可變剛度的機(jī)器人關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器，包括關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)、剛度調(diào)節(jié)部件、輸出端，利用金屬柔性齒條實(shí)現(xiàn)了剛度的調(diào)節(jié)，結(jié)構(gòu)比較緊湊，剛度范圍比較大，但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，剛度調(diào)節(jié)的過程復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)節(jié)范圍大的基于可變支點(diǎn)的變剛度柔性驅(qū)動(dòng)器。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的基于可變支點(diǎn)的變剛度柔性驅(qū)動(dòng)器，包括動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)、剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)，其特征在于：

所述剛度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括杠桿、支點(diǎn)柱、滑塊和直線導(dǎo)軌，所述杠桿一端鉸接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，所述杠桿上下面分別設(shè)置有頂面滑槽和底面滑槽，所述支點(diǎn)柱一端與頂面滑槽配合連接，另一端連接在動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)上，且與動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)之間設(shè)置有支點(diǎn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，所述支點(diǎn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)支點(diǎn)柱相對于動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸的位置，所述滑塊與底面滑槽配合連接且套接在直線導(dǎo)軌上，所述直線導(dǎo)軌連接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，所述直線導(dǎo)軌上還套接有兩段彈簧，所述兩段彈簧分別位于滑塊兩側(cè)。其中頂面滑槽和底面滑槽可以為同一個(gè)槽。