[发明专利]一种具有缓冲功能的多级可调式机器人变刚度关节

权利要求书

1.一种具有缓冲功能的多级可调式机器人变刚度关节，其特征在于：包括输入装置和输出装置，所述的输入装置包括输入盘组件以及驱动输入盘组件转动的输入电机(1)，所述的输入盘组件包括平行设置的连接盘(2)与输入盘(3)，所述的连接盘(2)与输入盘(3)之间通过连接架(4)相连成一体，所述的输入电机(1)固定在底座(5)上且输入电机(1)通过减速器(6)与连接盘(2)相固定；

所述的输出装置包括垂直于输入盘(3)设置的输出杆(7)以及平行于输入盘(3)设置的输出盘(8)，所述的输出杆(7)整体呈方框状且输出杆(7)可转动地固定在输入盘(3)的上表面，所述的输出盘(8)铰接在输出杆(7)的顶部，所述输出杆(7)的底边上设有与其形成滑动配合的第一滑动连接架(9)及第二滑动连接架(10)；

所述输入盘(3)的上表面还设有与输出杆(7)相连且用以调节输出杆(7)输出刚度的刚度调节装置，所述的刚度调节装置包括对称分布在输出杆(7)两侧的左调节组件与右调节组件，所述的左调节组件包括第一齿轮(11)、分别与第一齿轮(11)相啮合的第一齿条(12)及第二齿条(13)、与第一齿条(12)相连的第一变刚度组件(14)、与第二齿条(13)相连的第二变刚度组件(15)，所述的右调节组件包括第二齿轮(16)、分别与第二齿轮(16)相啮合的第三齿条(17)及第四齿条(18)、与第三齿条(17)相连的第三变刚度组件(19)、与第四齿条(18)相连的第四变刚度组件(20)，其中：第一齿条(12)与第三齿条(17)、第二齿条(13)与第四齿条(18)、第一变刚度组件(14)与第三变刚度组件(19)、第二变刚度组件(15)与第四变刚度组件(20)分别对称设置，所述的第一齿条(12)与第二齿条(13)、第三齿条(17)与第四齿条(18)分别形成同步反向移动；所述的第一变刚度组件(14)及第三变刚度组件(19)与第一滑动连接架(9)相连，所述的第二变刚度组件(15)与第四变刚度组件(20)与第二滑动连接架(10)相连，所述的第一齿轮(11)及第二齿轮(16)的转动动力由刚度电机(21)提供，且第一齿轮(11)与第二齿轮(16)形成同步反向转动。

2.根据权利要求1所述的具有缓冲功能的多级可调式机器人变刚度关节，其特征在于：所述的第一变刚度组件(14)、第二变刚度组件(15)、第三变刚度组件(19)及第四变刚度组件(20)结构相同，均分别包括调刚盘(22)、固定在调刚盘(22)上的弹簧伸缩杆(23)、磁吸盘(24)以及设置在磁吸盘(24)上的磁吸块(25)，所述的调刚盘(22)与磁吸盘(24)相平行且均垂直于输入盘(3)设置，所述的弹簧伸缩杆(23)沿调刚盘(22)的周向均匀设置偶数个，其中相对设置的两根弹簧伸缩杆(23)的刚度相同，相对设置的两根弹簧伸缩杆(23)形成一个刚度级别组，各刚度级别组之间的刚度相异，所述的磁吸块(25)沿磁吸盘(24)的周向均匀布置，且磁吸块(25)的数量及设置位置与弹簧伸缩杆(23)的数量及位置相吻合，所述的磁吸块(25)与控制器相连。

3.根据权利要求1所述的具有缓冲功能的多级可调式机器人变刚度关节，其特征在于：所述的第一变刚度组件(14)、第二变刚度组件(15)、第三变刚度组件(19)及第四变刚度组件(20)中的调刚盘(22)分别与第一齿条(12)、第二齿条(13)、第三齿条(17)及第四齿条(18)铰接相连，所述第一变刚度组件(14)及第二变刚度组件(15)中的磁吸盘(24)分别与第一滑动连接架(9)及第二滑动连接架(10)中的左连接轴(35)铰接相连，所述的第三变刚度组件(19)及第四变刚度组件(20)中的磁吸盘(24)分别与第一滑动连接架(9)及第二滑动连接架(10)中的右连接轴(36)铰接相连。

4.根据权利要求1所述的具有缓冲功能的多级可调式机器人变刚度关节，其特征在于：所述第一齿条(12)、第二齿条(13)、第三齿条(17)及第四齿条(18)的底部均分别设有滑块(26)，所述输入盘(3)的上表面分别设有与滑块(26)相配合的齿条滑槽(27)，所述的第一齿条(12)通过第一传动连接杆(28)与第一变刚度组件(14)铰接相连，所述的第三齿条(17)通过第二传动连接杆(29)与第三变刚度组件(19)铰接相连。