[发明专利]一种压电式变刚度弹性关节

权利要求书

1.一种压电式变刚度弹性关节，其特征在于，用于对航天器、机器人的电机与负载之间的扭转刚度进行动态调节，提高电机的控制精度和稳定度，以完成更为精细的人机交互操作；

所述关节包括：上外壳(1)、内连接环(2)、四组压电作动单元、弹性环(3)、下外壳(4)和控制计算器(9)；四组压电作动单元由压电作动器(6)、刚性外壳(7)、垫片(8)和盖板(5)组成；弹性环(3)通过四个螺钉与下外壳(4)连接；四组压电做动单元的压电作动器(6)安置于刚性外壳(7)的凹槽内，垫片(8)套在刚性外壳(7)外侧的较细一端，再通过四个螺钉由盖板(5)压紧并连接在弹性环(3)上，通过螺钉与内连接环(2)连接；内连接环(2)通过螺钉与上外壳(1)连接；压电作动器(6)通过信号传输线与控制计算器(9)连接，由控制计算器(9)给出控制信号并解算放大，以动态调节变刚度弹性关节的扭转刚度；弹性环(3)采用中空折叠结构，并具备八个薄片结构；八个薄片结构均分为四组沿径向均匀布置在弹性环(3)中部；变刚度弹性关节在工作时，控制计算器(9)给出经解算放大的信号后，压电作动器(6)产生沿径向的力，改变弹性环(3)的八个薄片结构所受拉力的大小，使弹性环(3)的刚度发生改变，进而改变了变刚度弹性关节的扭转刚度；

所述压电作动器(6)沿径向安装在刚性外壳(7)中，使压电作动器(6)只产生沿径向的力，保证了变刚度效率；同时压电作动器(6)通过螺钉由盖板(5)压紧在弹性环(3)上，使压电作动器(6)有一定的预紧力，可使弹性环(3)的薄片结构能受到拉力或压力，提高了刚度调节范围。

2.根据权利要求1所述的一种压电式变刚度弹性关节，其特征在于：所述弹性环(3)采用中空折叠结构，使整体结构紧凑，并且上外壳(1)和下外壳(4)布置多种接口，使结构接口灵活，连接多种电机和负载。