[发明专利]一种基于凸轮机构的变刚度关节

权利要求书

1.一种基于凸轮机构的变刚度关节，包括壳体、输入控制端、变刚度调节组件，其特征在于：

所述输入控制端用于驱动所述壳体围绕其回转中心转动，其包括关节输入转轴，所述壳体的前端设置有负载盘，所述变刚度调节组件用于根据所述负载盘的实际需要调节关节的刚度值；

其中，所述变刚度调节组件包括花键滑块、滚子、圆柱凸轮、连接法兰、弹簧载盘、楔形滑块、弹簧器；

所述关节输入转轴的外侧表面设有沿其轴向方向的花键槽，所述花键滑块与所述花键槽相配合，所述滚子固定设置于所述花键滑块上；

所述圆柱凸轮设于所述关节输入转轴的外侧，在所述圆柱凸轮的前端面和后端面至少部分设有沿其周向延展的轮廓曲面，所述滚子与所述轮廓曲面接触，且所述滚子可以沿着所述轮廓曲面运动；所述连接法兰设置于所述圆柱凸轮的外侧表面，所述连接法兰与所述壳体固定连接；

所述弹簧载盘设在所述圆柱凸轮的前端面和后端面，并与所述滚子接触，所述滚子驱使所述弹簧载盘沿着所述关节输入转轴的轴向运动；所述弹簧载盘上设有沿其径向方向的滑槽，所述楔形滑块滑动设置于所述滑槽中，所述弹簧器的一端转动设在所述弹簧载盘上，另一端转动设在所述楔形滑块上；所述壳体的内侧设置带有斜面的楔形条，所述斜面与所述楔形滑块相抵。

2.如权利要求1所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述弹簧载盘靠近所述圆柱凸轮的一侧至少部分设有引导曲面，所述滚子与所述引导曲面接触。

3.如权利要求2所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述壳体内侧设有沿平行于所述壳体回转中心设置的导向条，所述弹簧载盘的外圈设有与所述导向条相配合的凹槽。

4.如权利要求1所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述弹簧载盘设有多个所述滑槽，每个所述滑槽中均设有所述楔形滑块；所述楔形滑块包括呈工字形设置的滑块本体以及用于连接所述弹簧器的两个连接板，两个所述连接板对称设置于所述滑块本体上，且两个所述连接板分别连接不同的所述弹簧器。

5.如权利要求4所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述弹簧器包括弹簧套筒、弹簧和弹簧推杆，所述弹簧套筒的一端转动设置于所述连接板上，所述弹簧套筒的另一端设有开口，所述弹簧设置于所述弹簧套筒的内部，所述弹簧推杆的一端转动设置于所述弹簧载盘上，所述弹簧推杆的另一端穿过所述开口伸入至所述弹簧套筒的内部，并压缩所述弹簧。

6.如权利要求1所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述轮廓曲面包括前轮廓曲面和后轮廓曲面，所述前轮廓曲面设在所述圆柱凸轮的前端面，所述后轮廓曲面设在所述圆柱凸轮的后端面，所述前轮廓曲面和所述后轮廓曲面具有相同的轮廓线。

7.如权利要求6所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述壳体包括前壳体和后壳体，所述前壳体与所述后壳体通过所述连接法兰固定连接；所述弹簧载盘包括前弹簧载盘和后弹簧载盘，所述前弹簧载盘设置于所述前壳体中，并设置于所述圆柱凸轮的前端，所述后弹簧载盘设置于所述后壳体中，并设置于所述圆柱凸轮的后端。

8.如权利要求1所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述轮廓曲面包括基于贝塞尔曲线形成的曲面。

9.如权利要求1所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述输入控制端包括电机外壳、电机、谐波减速器、减速器转换法兰，所述电机设置于所述电机外壳内，所述谐波减速器的刚轮与所述电机外壳固定连接，所述谐波减速器的波发生器与所述电机的输出轴相连接，所述减速器转换法兰与所述谐波减速器的柔轮相连接，所述关节输入转轴设在所述减速器转换法兰上。

10.如权利要求9所述的基于凸轮机构的变刚度关节，其特征在于，所述电机外壳与所述壳体之间通过交叉滚子轴承进行转动连接；所述交叉滚子轴承包括轴承内圈和轴承外圈，所述壳体通过内套筒与所述轴承内圈紧配合连接，所述电机外壳通过外套筒与所述轴承外圈紧配合连接，以使所述壳体相对所述电机外壳进行转动。