[发明专利]一种刚柔切换的串联弹性驱动器

权利要求书

1.一种刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：包括支撑保护模块(1)、外部输入模块(2)、负载驱动模块(3)、刚柔切换模块(4)；其中支撑保护模块(1)用于安装外部输入模块(2)、负载驱动模块(3)、刚柔切换模块(4)；外部输入模块(2)通过关节球轴承I(21)与第一连接部连接，将第一连接部力传递到外部输入模块(2)中的弹簧I(14)上；负载驱动模块(3)通过关节球轴承II(38)与第二连接部连接，由驱动电机(25)提供输出力矩对第二连接部进行驱动；刚柔切换模块(4)在减速电机(46)驱动下完成弹簧I(14)的锁紧与放松，实现刚性模式与柔性模式之间的切换。

2.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：所述关节球轴承I(21)的轴向方向与关节球轴承II(38)轴向方向平行，且两者位于支撑保护模块(1)对侧。

3.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：所述支撑保护模块(1)包括串联弹性驱动器外壳I(5)、支撑架(7)、串联弹性驱动器外壳II(8)；其中，串联弹性驱动器外壳I(5)与串联弹性驱动器外壳II(8)连接且两者之间用于安装支撑架(7)。

4.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：所述外部输入模块(2)包括弹簧I(14)、弹簧限位滑块(15)、双头螺杆(18)、类齿条机构I(19)、关节球轴承I(21)；其中，关节球轴承I(21)一端与第一连接部连接，关节球轴承I(21)另一端与双头螺杆(18)一端固定，双头螺杆(18)另一端与弹簧限位滑块(15)一端连接，弹簧I(14)一端套在弹簧限位滑块(15)另一端上，弹簧I(14)另一端通过支撑保护模块(1)中支撑架(7)进行轴向方向限位；弹簧限位滑块(15)与支撑架(7)滑动配合；双头螺杆(18)上安装类齿条机构I(19)，通过刚柔切换模块(4)的驱动实现刚柔切换模块(4)中类齿条机构II(60)与类齿条机构I(19)的啮合与非啮合。

5.根据权利要求4所述的刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：所述弹簧I(14)、弹簧限位滑块(15)、双头螺杆(18)通过支撑架(7)与支撑保护模块(1)中串联弹性驱动器外壳I(5)形成的空间进行径向方向限位。

6.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：所述负载驱动模块(3)包括驱动电机(25)、齿轮I(26)、齿轮II(31)、深沟球轴承(32)、丝杆(35)、丝杆螺母(36)、内螺纹管(37)、关节球轴承II(38)；其中驱动电机(25)固定于支撑保护模块(1)中负载支撑架(7)上，齿轮I(26)固定在驱动电机(25)输出轴上，齿轮I(26)与齿轮II(31)啮合进行传动，齿轮II(31)固定于丝杆(35)顶端，深沟球轴承(32)固定于丝杆(35)上，丝杆螺母(36)与丝杆(35)啮合传动，内螺纹管(37)一端与丝杆螺母(36)固定连接，内螺纹管(37)另一端穿过负载支撑架(7)中内螺纹管限位孔(39)与关节球轴承II(38)固定连接，关节球轴承II(38)与第二连接部连接，将驱动电机输出转矩转化为驱动力矩对第二连接部进行驱动。

7.根据权利要求1所述的刚柔切换的串联弹性驱动器，其特征在于：所述刚柔切换模块通过减速电机(46)提供动力，通过减速电机(46)的转动带动齿轮III(44)的转动，齿轮III(44)与齿轮IV(51)啮合，通过齿轮IV(51)的转动带动凸轮连杆(54)的转动，凸轮连杆(54)一端的凸轮连杆凸台(55)在凸轮(58)中的凸轮滑槽(63)内进行滑动，将凸轮连杆(54)的转动转化为凸轮(58)沿轴线方向的上下运动，类齿条机构II(60)随着凸轮(58)运动，通过类齿条机构II(60)的上下运动实现与与类齿条机构I(19)的啮合与非啮合。