[发明专利]一种转轴刚度调节装置及其应用

权利要求书

1.一种转轴刚度调节装置，其特征在于：包括可调刚度弹簧机构(1)、支点变位机构(2)和刚度传递组件(3)；所述的可调刚度弹簧机构(1)包括导轨(1-1)、滑移板(1-2)、杠杆(1-3)、固定架(1-6)、支点变位块(1-8)、支点轴(1-9)、弹簧(1-10)、弹簧安装块(1-13)和阻尼施加壳体；固定架(1-6)上固定有导轨(1-1)；导轨(1-1)上滑动连接有滑移板(1-2)；杠杆(1-3)的一端与滑移板(1-2)转动连接；支点变位块(1-8)与固定架(1-6)构成滑动副；支点变位块(1-8)由支点变位机构(2)驱动进行滑动；

所述的杠杆(1-3)上开设有滑槽；支点变位块(1-8)上固定有支点轴；支点轴穿过杠杆(1-3)上的滑槽；随着支点变位块(1-8)滑动，支点轴能够在杠杆(1-3)的滑槽内滑动；固定架(1-6)上固定有相对设置的两个弹簧安装块(1-13)；阻尼施加壳体设置在两个弹簧安装块(1-13)之间；两根弹簧(1-10)的一端与两个弹簧安装块(1-13)的相对端分别固定；两根弹簧(1-10)的另一端与阻尼施加壳体的两侧分别固定；杠杆(1-3)远离滑移板(1-2)的端部伸入到阻尼施加壳体内；杠杆(1-3)摆动时带动阻尼施加壳体在两根弹簧(1-10)之间移动；滑移板(1-2)与被调节刚度的转轴通过刚度传递组件(3)传动连接。

2.根据权利要求1所述的一种转轴刚度调节装置，其特征在于：所述的可调刚度弹簧机构(1)还包括导轨安装架(1-5)和变刚度弹簧安装架(1-7)；导轨安装架(1-5)和变刚度弹簧安装架(1-7)均固定在固定架(1-6)上；导轨安装架(1-5)位于变刚度弹簧安装架(1-7)的一端；两组导轨(1-1)均固定在导轨安装架(1-5)上，且相对设置；两组导轨(1-1)上均滑动连接有滑块(1-4)；两块滑移板(1-2)与两个滑块(1-4)分别固定，且相互正对设置；杠杆(1-3)的一端位于两块滑移板(1-2)之间，并与两块滑移板(1-2)同轴铰接；支点变位块(1-8)与变刚度弹簧安装架(1-7)构成滑动副。

3.根据权利要求1所述的一种转轴刚度调节装置，其特征在于：所述支点变位块(1-8)的滑动方向与滑移板(1-2)的滑动方向相互垂直。

4.根据权利要求1所述的一种转轴刚度调节装置，其特征在于：所述的阻尼施加壳体包括两块围板(1-12)和两个弹簧连接板(1-11)；两块围板(1-12)和两个弹簧连接板(1-11)合围成方形框架状；弹簧安装块(1-13)与对应的弹簧连接板(1-11)的相对侧面设置有用于连接弹簧(1-10)的安装柱；弹簧(1-10)的两端分别套置在对应的两个安装柱上。

5.根据权利要求1所述的一种转轴刚度调节装置，其特征在于：所述的阻尼施加壳体与变刚度弹簧安装架(1-7)构成滑动副，且其滑动方向平行于滑移板(1-2)的滑动方向。

6.根据权利要求1所述的一种转轴刚度调节装置，其特征在于：所述的支点变位机构(2)包括输出带轮(2-1)、同步带(2-2)、输入轴(2-3)、输入带轮(2-4)、电机安装架(2-5)、带轮安装台(2-6)、调整电机(2-7)、螺母(2-8)和螺杆(2-9)；螺杆(2-9)转动连接在固定架(1-6)上；螺母(2-8)固定在支点变位块(1-8)上；螺杆(2-9)与螺母(2-8)构成螺旋副；带轮安装台(2-6)固定在固定架(1-6)上；输出带轮(2-1)固定在螺杆(2-8)的端部；输入带轮(2-4)转动连接在带轮安装台(2-6)上；调整电机(2-7)通过电机安装架(2-5)固定在固定架(1-6)上；调整电机(2-7)的输入轴(2-3)与输入带轮(2-4)固定；输入带轮(2-4)与输出带轮(2-1)之间通过同步带(2-2)连接。

7.根据权利要求1所述的一种转轴刚度调节装置，其特征在于：所述的刚度传递组件(3)包括直齿条(3-2)和传动齿轮(3-1)；直齿条(3-2)与其中一块滑移板(1-2)固定；传动齿轮(3-1)与被调节刚度的转轴连接；传动齿轮(3-1)与直齿条(3-2)啮合。

8.一种机器人脊柱旋转关节，其特征在于：包括谐波运动组件，以及前述的一种转轴刚度调节装置；所述的谐波运动组件包括转轴(4)、柔轮(5)和谐波产生器(6)；转轴(4)转动连接在机架上，并与转轴刚度调节装置内的传动齿轮(3-1)固定；谐波产生器(6)的输出轴与柔轮(5)连接；柔轮(5)与转轴刚度调节装置内的传动齿轮(3-1)内啮合。