[發(fā)明專利]一種完全約束柔索并聯(lián)機器人變剛度裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811293006.7
• 申請日: 2018-11-01
• 公開（公告）號: CN109176479B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發(fā)明（設計）人: 訾斌;李永昌;尹澤強;趙濤;王道明;陳兵;王正雨;錢鈞;錢森
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 34112
• 代理人: 余成俊

本發(fā)明公開了一種完全約束柔索并聯(lián)機器人變剛度裝置，包括主機箱，主機箱底部設有兩道中空圓柱形直線導向槽，每道中空圓柱形直線導向槽中分別有壓縮彈簧和圓形隔板，圓形隔板與主機箱之間分別連接壓縮彈簧，主機箱內(nèi)設有活動導向輪支撐軸、兩二力滑桿，二力滑桿一端與圓柱形隔板及中空圓柱形直線導向槽底部接觸、另一端共同轉(zhuǎn)動連接至活動導向輪支撐軸，活動導向輪固定于活動導向輪支撐軸，主機箱內(nèi)還轉(zhuǎn)動安裝有一對固定導向輪支撐軸，兩固定導向輪支撐軸相對于活動導向輪支撐軸呈前后對稱，固定導向輪支撐軸分別固定有固定導向輪；柔索從主機箱一側(cè)柔索進出口穿入主機箱，繞過兩固定導向與活動導向輪后從主機箱另一側(cè)柔索進出口穿出。本發(fā)明為完全約束柔索并聯(lián)機器人提供良好的柔順變剛度特性。

技術領域

本發(fā)明涉及柔索機器人領域，具體是一種完全約束柔索并聯(lián)機器人變剛度裝置。

背景技術

近年來，隨著機器人技術，特別是柔索并聯(lián)機器人技術的發(fā)展，研究和開發(fā)人-機器人-環(huán)境共融交互的柔索并聯(lián)機器人已成為該類機器人的研究熱點，如穿戴式機器人、康復機器人等柔索并聯(lián)機器人。該類機器人都具有共同的特點：都存在使用者與機器人本體接觸的物理性人機交互。相對于傳統(tǒng)的剛性并聯(lián)機器人，柔索并聯(lián)機器人雖具有較好的柔順性，但相對于使用者而言，仍具有較高的剛度特性，人機交互操作時，可能會使使用者受到傷害，機器人的人機交互安全性已經(jīng)受到廣泛關注。而這類問題解決的關鍵是機器人在控制位置的同時，要具有良好的柔順變剛度特性。由于柔索并聯(lián)機器人本體的笛卡爾空間剛度難以進行大范圍調(diào)整，因此需要將柔索串聯(lián)一個具有非線性剛度特性的輔助機構(gòu)，即變剛度裝置。依據(jù)剛度的串聯(lián)定理，通過調(diào)整易變剛度的變剛度裝置，進而改變整個機器人笛卡爾空間剛度，進而滿足人機交互安全性和環(huán)境適應性的要求。變剛度裝置根據(jù)任務需求可簡便調(diào)節(jié)系統(tǒng)笛卡爾空間剛度，可有效提高機器人人機親切度和安全性，進而追求更高的人機環(huán)境和諧共融的機器人設計應用理念，其應用前景十分廣闊。

目前，國內(nèi)外關于變剛度裝置的研究，已取得一些不錯的成果，但針對的大多是確定的機器人或機構(gòu)，而考慮到一類或可適應多種機器人或機構(gòu)的變剛度裝置的研究則相對較少。因此，如何設計一種適合完全約束柔索并聯(lián)機器人變剛度裝置，使機器人容易實現(xiàn)良好的柔順變剛度特性，是目前人機交互性柔索并聯(lián)機器人可靠性及安全性領域的一個研究重點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種完全約束柔索并聯(lián)機器人變剛度裝置，以為柔索機器人提供良好的柔順變剛度特性。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案為：

一種完全約束柔索并聯(lián)機器人變剛度裝置，其特征在于：包括主機箱，主機箱底部設有兩道均平行于前后方向的中空圓柱形直線導向槽，兩道中空圓柱形直線導向槽整體在左右方向錯開一段距離，且兩道中空圓柱形直線導向槽在前后方向之間間隔一段距離，每道中空圓柱形直線導向槽中分別滑動安裝有壓縮彈簧，每道中空圓柱形直線導向槽中還分別設有圓形隔板，壓縮彈簧的軸向平行于所在的中空圓柱形直線導向槽，壓縮彈簧一端固定于主機箱對應側(cè)內(nèi)壁，壓縮彈簧另一端嵌套于圓形隔板；

主機箱內(nèi)設有活動導向輪支撐軸、活動導向輪及一對二力滑桿，兩二力滑桿在前后方向呈對稱傾斜，且兩二力滑桿整體在左右方向錯開一段距離，兩二力滑桿傾斜下端一一對應于圓形隔板接觸，圓形隔板被約束在圓柱形直線導向槽內(nèi)并隨二力滑桿傾斜下端的運動而沿著中空圓柱形導向槽軸向運動，使壓縮彈簧受壓變形。活動導向輪支撐軸軸向平行于左右方向，兩二力滑桿傾斜上端共同轉(zhuǎn)動連接至活動導向輪支撐軸，活動導向輪固定于兩二力滑桿連接處之間的活動導向輪支撐軸中間位置，由活動導向輪支撐軸、兩二力滑桿構(gòu)成等腰三角形一，等腰三角形一中以活動導向輪支撐軸為頂點、兩二力滑桿為腰部；