[發(fā)明專利]一種基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911069898.7
• 申請(qǐng)日: 2019-11-05
• 公開（公告）號(hào): CN110640784B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李兵;寧英豪;徐文福;黃海林;劉飛;梁家樂;劉一帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（深圳）
• 主分類號(hào): B25J17/02
• 分類號(hào): B25J17/02;B25J19/06
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 朱本利

本發(fā)明提供了一種基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)裝置，包括主軸、主傳遞盤、滑軌、滑塊一、滑塊二、套桿、滑塊三、杠桿、輸出盤以及機(jī)構(gòu)，其中主傳遞盤與主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)，滑軌固定在主傳遞盤的上方，滑塊一設(shè)在滑軌上，其上設(shè)有杠桿支點(diǎn)，滑塊二設(shè)在滑軌上，套桿通過安裝支架固定在滑塊二的上方，滑塊三套在套桿上，其上設(shè)有彈簧支點(diǎn)，在套桿位于滑塊三的兩側(cè)設(shè)有彈簧，杠桿具有滑槽一、滑槽二，杠桿支點(diǎn)位于滑槽一內(nèi)，彈簧支點(diǎn)位于滑槽二內(nèi)，輸出盤通過連接軸與杠桿之間鉸接；機(jī)構(gòu)用于同時(shí)改變杠桿支點(diǎn)在滑槽一中位置、彈簧支點(diǎn)在滑槽二中位置的機(jī)構(gòu)，驅(qū)動(dòng)滑塊一、滑塊二在滑軌上進(jìn)行滑移。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)剛度的快速調(diào)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)裝置。

背景技術(shù)

在機(jī)器人領(lǐng)域，為了提高機(jī)器人與周圍環(huán)境的交互性能，要求機(jī)器人具有一定的柔順性能，采用具有變剛度性能的柔性關(guān)節(jié)可以很好的解決這一問題。

在設(shè)計(jì)變剛度關(guān)節(jié)的過程中，考慮應(yīng)用場(chǎng)景及需求，盡可能使得關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)緊湊，具有較大的剛度調(diào)節(jié)范圍以及較快的剛度響應(yīng)速度。目前，變剛度關(guān)節(jié)已經(jīng)有較多的成果，但是，較大的剛度范圍和快速的剛度響應(yīng)速率仍然是亟待解決的難題。基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)，具有較大的剛度調(diào)節(jié)范圍，可以滿足多種場(chǎng)合的剛度變化的需求。目前，剛度的快速響應(yīng)性能，仍然具有較大的局限性。

中國專利201611248593.9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，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)，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，杠桿一端鉸接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，杠桿上下面分別設(shè)置有頂面滑槽和底面滑槽，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)，支點(diǎn)調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)用于調(diào)節(jié)支點(diǎn)柱相對(duì)于動(dòng)力輸入機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)軸的位置，滑塊與底面滑槽配合連接且套接在直線導(dǎo)軌上，直線導(dǎo)軌連接在動(dòng)力輸出機(jī)構(gòu)上，直線導(dǎo)軌上還套接有兩段彈簧，兩段彈簧分別位于滑塊兩側(cè)。上述現(xiàn)有技術(shù)中剛度的調(diào)節(jié)是通過杠桿機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的，支點(diǎn)的移動(dòng)是通過阿基米德螺旋線實(shí)現(xiàn)的。

中國專利201510762250.3公開了一種模塊化變剛度關(guān)節(jié)，該關(guān)節(jié)包括輸入機(jī)構(gòu)、輸出機(jī)構(gòu)、支架、編碼器和兩套扭簧機(jī)構(gòu)；輸入機(jī)構(gòu)包括主電機(jī)、減速器和輸入盤；輸出機(jī)構(gòu)包括副輸出盤、主輸出盤、調(diào)剛電機(jī)、帶輪、鋼絲繩、滑塊、滑軌、兩個(gè)惰輪和兩個(gè)滾子；每套扭簧機(jī)構(gòu)包括扭簧和扭簧架；副輸出盤轉(zhuǎn)動(dòng)安裝在支架上，主電機(jī)的輸出軸與減速器的輸入端連接，減速器固裝在支架上，輸入盤安裝在減速器的輸出端且穿出副輸出盤；調(diào)剛電機(jī)、滑軌和兩個(gè)惰輪分別安裝在主輸出盤上。上述現(xiàn)有技術(shù)中關(guān)節(jié)的柔性是通過兩套扭簧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，通過杠桿機(jī)構(gòu)的支點(diǎn)實(shí)現(xiàn)剛度的調(diào)節(jié)，支點(diǎn)的移動(dòng)是通過繩驅(qū)的方式實(shí)現(xiàn)的。

現(xiàn)有技術(shù)中的變剛度關(guān)節(jié)裝置的依舊存在難以實(shí)現(xiàn)剛度的快速調(diào)節(jié)，基于此，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供了一種基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)剛度的快速調(diào)節(jié)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于杠桿機(jī)構(gòu)的變剛度關(guān)節(jié)裝置，包括：

主軸；

主傳遞盤，設(shè)置在主軸上，與主軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)；

滑軌，固定在主傳遞盤的上方；

滑塊一，設(shè)置在滑軌上，滑塊一上設(shè)有杠桿支點(diǎn)；

滑塊二，設(shè)置在滑軌上；

套桿，通過安裝支架固定在滑塊二的上方；

滑塊三，套在套桿上，滑塊三上設(shè)有彈簧支點(diǎn)；

其中，在套桿位于滑塊三的兩側(cè)設(shè)有彈簧，彈簧的一端抵在滑塊三上，彈簧的另一端抵在安裝支架上；