[发明专利]一种变刚度连轴器及变刚度驱动机构

说明书

技术领域

本发明涉及机器人柔顺控制领域，尤其涉及一种变刚度连轴器及变刚度驱动机构。

背景技术

变刚度驱动器(VSA:Variable Stiffness Actuator)，是目前机器人柔顺控制的一个重要课题，主要用于服务类机器的关节设计、人机安全交互类机电设备的驱动与感知。近年来，欧盟，美国，日本都在积极发展各种VSA。

目前已实现的的变刚度驱动器主要有如下几类方式：

1、通过一对电机调节2个非线性弹簧张紧程度的对抗式VSA；

2、通过凸轮机构压缩非线性弹簧改变驱动器连接刚性实现的VSA；

3、通过压紧机构调节皮带张紧程度实现VSA；

4、通过一个张紧电机调节非线性弹簧改变驱动器固定方式实现的VSA。

还有一些变种的新设计，例如压缩橡胶球来改变传动轴的连接刚性等。

但是，现有技术的VSA结构复杂，占用空间大且传输刚度可调范围小。

发明内容

本发明的实施例提供一种变刚度连轴器及变刚度驱动机构，可使VSA的结构简化且传输刚度可调范围增大。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种变刚度连轴器：包括第一半联轴器和第二半联轴器，所述第一半联轴器和第二半联轴器之间通过弹性簧片传递扭矩且通过弹性支撑体支撑，所述弹性簧片一端与第一半联轴器固定连接，另一端与第二半联轴器可滑动连接，所述第一半联轴器可带动所述弹性簧片相对于所述第二半联轴器沿轴向滑动。

进一步地，所述弹性支撑体为弹簧，所述弹簧一端固定于第一半联轴器上，另一端固定于第二半联轴器上。

进一步地，所述弹性簧片为多组且均匀设置于所述第一半联轴器的一周。

进一步地，所述第一半联轴器上设有第一簧片夹持块，所述第一簧片夹持块将所述弹性簧片夹持并通过簧片压板压紧固定。

进一步地，所述第二半联轴器上设有第二簧片夹持块，所述第二簧片夹持块将所述弹性簧片夹持且所述弹性簧片可相对于所述第二簧片夹持块沿轴向滑动。

本发明实施例另一方面提供了一种变刚度驱动机构，包括驱动电机、刚度调整组件和变刚度连轴器，所述变刚度连轴器为上述任一技术方案中所述的变刚度连轴器，所述驱动电机与所述第二半联轴器连接，且可向所述第二半联轴器传递扭矩，所述第一半联轴器用于与输出轴连接且可向输出轴传递扭矩，所述刚度调整组件与所述第一半联轴器连接且可驱动所述第一半联轴器沿轴向移动。

进一步地，所述驱动电机与所述第二半联轴器之间为键连接，所述第二半联轴器与输出轴之间采用键连接。

进一步地，所述刚度调整组件包括电机和直线传动组件，所述电机的输出轴与所述直线传动组件的输入端连接，所述直线传动组件的输出端与所述第一半联轴器连接。

本发明实施例提供的变刚度连轴器及变刚度驱动机构，使用时，其中一个半联轴器连接输入轴，另一个半联轴器连接输出轴，由于弹性簧片一端与第一半联轴器固定连接，另一端与第二半联轴器可滑动连接，因此在需要调节传输刚度时，只需控制第一半联轴器带动弹性簧片相对于第二半联轴器沿轴向滑动即可，在滑动过程中，由于第一半联轴器和第二半联轴器之间的距离发生了改变，因此使得弹性簧片在位于第一半联轴器和第二半联轴器之间的长度（即有效长度）发生了改变，而第一半联轴器和第二半联轴器之间是通过弹性簧片传递扭矩的，弹性簧片有效长度的变化会直接导致传输刚度的变化。由此，通过简单的结构实现了传输刚度的可调。另外，传输刚度还与弹性簧片的数量、布置方式以及材料等参数有关，可通过改变上述任一种或几种参数来改变传输刚度，由此极大扩展了传输刚度的调节范围。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例变刚度连轴器的整体结构示意图；

图2为本发明实施例变刚度连轴器的剖视图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。