[實用新型]一種高離軸剛度的被動柔性恒力機構

有效

• 申請號: 201920022350.6
• 申請日: 2019-01-08
• 公開（公告）號: CN209504114U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 王念峰;張建亮;張憲民
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00;B25J9/08;B25J9/10
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 官國鵬

本實用新型涉及一種高離軸剛度的被動柔性恒力機構，包括底盤、固定在底盤上的中心基座、位于中心基座上方的受力座、第一柔性組件、第二柔性組件；第一柔性組件包括第一柔性薄梁、第二柔性薄梁、連接架；第二柔性組件包括第三柔性薄梁；第一柔性薄梁的一端與受力座連接，第一柔性薄梁的另一端與連接架連接，第二柔性薄梁的一端與中心基座連接，第二柔性薄梁的另一端與連接架連接，第三柔性薄梁的一端與受力座連接，第三柔性薄梁的另一端與底盤連接。被動柔性恒力機構的離軸剛度好，輸出響應速度快，機構運動不受運動摩擦、回程誤差等因素影響，從而有較好的輸出精度，可廣泛用于機器人的各類接觸式作業，提高機器人與環境間的交互性。

技術領域

本實用新型涉及一種被動柔性恒力機構，尤其涉及一種高離軸剛度的被動柔性恒力機構。

背景技術

現階段的機器人運動控制中，常會遇到與未知環境交互的作業任務，即接觸作業，這類運動要求機器人同時控制好輸出位置和輸出力，以提供良好的環境交互性，接觸作業常見的有拋光、打磨、微型操作等任務。如果單純只對機器人運動位置進行控制，往往會因為位置的突變導致力的突變，從而對機器人和環境造成破壞，交互性差。恒力機構一般是指在一定輸入運動范圍內其輸出端產生的反作用力近似恒定的機構。主動恒力機構和被動恒力機構是目前常見的兩類恒力機構，其中主動恒力機構由于需要使用到精密的傳感器和復雜的控制算法以提高過程控制的響應速度和精度，從而需要復雜的運算和設計成本。被動恒力機構又細分為被動柔性機構和被動剛性機構。其中，被動剛性恒力機構由于所使用到的彈簧不完全符合胡克定律，且該類機構往往存在摩擦力、磨損、裝配復雜等問題，導致最終輸出精度較低。

實用新型內容

針對現有技術中存在的技術問題，本實用新型的目的是：提供一種高離軸剛度的被動柔性恒力機構，該被動柔性恒力機構結構簡單，當輸入端的輸入位移在一定程度內時，機構仍能提供近似恒定輸出的反作用力。

為了達到上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種高離軸剛度的被動柔性恒力機構，包括底盤、固定在底盤上的中心基座、位于中心基座上方的受力座、第一柔性組件、第二柔性組件；第一柔性組件包括第一柔性薄梁、第二柔性薄梁、連接架；第二柔性組件包括第三柔性薄梁；第一柔性薄梁的一端與受力座連接，第一柔性薄梁的另一端與連接架連接，第二柔性薄梁的一端與中心基座連接，第二柔性薄梁的另一端與連接架連接，第三柔性薄梁的一端與受力座連接，第三柔性薄梁的另一端與底盤連接，受力座受到一定范圍內的力時，第一柔性組件、第二柔性組件能提供恒定的反作用力。

進一步的是：第一柔性組件、第二柔性組件均有若干個，若干個第一柔性組件和若干個第二柔性組件均以受力座為中心圓周交替分布，第一柔性組件、第二柔性組件的數量與被動柔性恒力機構的輸出恒力值呈線性關系。

進一步的是：受力座呈八棱柱狀，第一柔性組件和第二柔性組件均有四個，四個第一柔性組件的第一柔性薄梁分別固定在受力座其中四個互不相鄰的側面，四個第二柔性組件的第三柔性薄梁分別固定在受力座另外四個互不相鄰的側面。

進一步的是：每個第一柔性組件的第一柔性薄梁和第二柔性薄梁均有兩條，每個第二柔性組件的第三柔性薄梁有一條，使得被動柔性恒力機構的能夠承受更大的作用力，提供更穩定的反作用力。

進一步的是：受力座其中四個互不相鄰的側面均設有方形凹槽，受力座另外四個互不相鄰的側面均設有第一V形架，每個第一柔性組件的兩條第一柔性薄梁分別固定在方形凹槽的上端面和下端面，第三柔性薄梁固定在第一V形架上，方形凹槽用于固定第一柔性薄梁，第一V形架用于固定第三柔性薄梁。

進一步的是：連接架包括連接板；連接板從上往下依次設有第一凸臺、第二凸臺、第三凸臺、第四凸臺，每個第一柔性組件的兩條第一柔性薄梁通過螺栓分別固定在第一凸臺和第二凸臺上，每個第一柔性組件的兩條第二柔性薄梁通過螺栓分別固定在第三凸臺和第四凸臺上。連接板用于固定第一柔性薄梁和第二柔性薄梁。