[發明專利]一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節

有效

• 申請號: 201810164493.0
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108297127B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 劉宏;崔士鵬;劉伊威;孫永軍;任義
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 牟永林

1.一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節包括關節殼體(1)、齒輪傳動機構(4)、關節輸出(5)、關節端磁編碼器(6)、兩個關節電機(2)、兩個諧波減速器(3)和兩個剛度調節機構(7)，關節電機(2)對稱固接在關節殼體(1)的內部，齒輪傳動機構(4)包括一個輸出端和兩個輸入端，關節電機(2)的電機軸(204)通過諧波減速器(3)與齒輪傳動機構(4)的輸入端連接，齒輪傳動機構(4)的輸出端與關節輸出(5)連接，關節端磁編碼器(6)與齒輪傳動機構(4)連接，諧波減速器(3)的兩側對稱設有剛度調節機構(7)；

所述齒輪傳動機構(4)包括中間直齒輪(402)、直齒圈(403)、齒圈盤(404)和兩個電機端直齒輪(401)，兩個電機端直齒輪(401)對稱設置，電機端直齒輪(401)為齒輪傳動機構(4)的輸入端，電機端直齒輪(401)與中間直齒輪(402)相嚙合，直齒圈(403)與中間直齒輪(402)相嚙合，齒圈盤(404)與直齒圈(403)固接，齒圈盤(404)為齒輪傳動機構(4)的輸出端。

2.根據權利要求1所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述關節電機(2)還包括電機外殼(201)，電機外殼(201)與關節殼體(1)固接。

3.根據權利要求2所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述關節電機(2)還包括定子(202)、轉子(203)和電機端磁編碼器(205)，定子(202)固接在電機外殼(201)的內部，轉子(203)設置在定子(202)的內側，轉子(203)與定子(202)相對轉動，電機端磁編碼器(205)設置在電機外殼(201)的內部且與電機軸(204)連接。

4.根據權利要求1、2或3所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述諧波減速器(3)包括波發生器(301)、鋼輪(302)和柔輪(303)，波發生器(301)、柔輪(303)和鋼輪(302)由內至外依次設置，波發生器(301)與電機軸(204)連接且同步旋轉，柔輪(303)與齒輪傳動機構(4)的輸入端連接且同步旋轉，鋼輪(302)與剛度調節機構(7)連接。

5.根據權利要求4所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述關節端磁編碼器(6)包括磁環和電路板，磁環與齒圈盤(404)連接且同步旋轉，電路板與關節殼體(1)固接。

6.根據權利要求5所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述關節端磁編碼器(6)的磁環與齒圈盤(404)之間為過盈配合。

7.根據權利要求5或6所述一種基于彈性元件的可變剛度被動柔順關節，其特征在于：所述剛度調節機構(7)包括圓柱凸輪(701)、兩個凸輪滾子(702)、兩個彈簧基座(703)、兩個尼龍塊(704)和兩個線性彈簧(705)，圓柱凸輪(701)與關節殼體(1)轉動連接，圓柱凸輪(701)中部的內側與鋼輪(302)固接，圓柱凸輪(701)的兩側分別各設有一個凸輪滾子(702)，凸輪滾子(702)的外側端與彈簧基座(703)的一端固接，線型彈簧(705)的一端與彈簧基座(703)的另一端固接，線型彈簧(705)的另一端與關節殼體(1)固接，線型彈簧(705)的一側設有尼龍塊(704)，彈簧基座(703)的外側壁上沿高度方向設有導向槽，尼龍塊(704)嵌裝在導向槽內，尼龍塊(704)的外側壁與關節殼體(1)固接，彈簧基座(703)與尼龍塊(704)相對滑動。