[发明专利]一种可变刚度机械臂骨架结构

权利要求书

1.一种可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于，包括若干个相互串联的骨架单元（1），相邻两个骨架单元通过万向连接件（2）铰接固定，所述骨架单元的两端分别沿X向和Z向设有一对张紧套环（3），所述万向连接件包括轴套（4），所述轴套沿X向和Z向分别设有两对锥台锁紧组件（5），所述锥台锁紧组件与张紧套环相适配；所述锥台锁紧组件包括锁紧锥台（6）和设于锁紧锥台内的充气膨胀件，当所述充气膨胀件充气时，所述锁紧锥台的锥面与张紧套环内壁过盈配合，相邻两个骨架单元相对固定；当所述充气膨胀件排气时，所述锁紧锥台的锥面与张紧套环内壁间隙配合，相邻两个骨架单元相对转动。

2.根据权利要求1所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述轴套沿X向和Z向分别设有两对连接孔（7），所述轴套内形成有气腔（8），所述连接孔与气腔相连通；所述充气膨胀件的自由端与连接孔螺纹密封连接。

3.根据权利要求2所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述充气膨胀件包括气囊（9）、内部中空的气管连接件（10）和旋转卡套（11），所述气管连接件的一端沿圆周方向向外凸起形成有套接凸台（12），所述气囊通过套接凸台与气管连接件套接连通，所述气管连接件的另一端与连接孔螺纹连接；所述旋转卡套与气管连接件卡接固定，所述旋转卡套的外径大于套接凸台的外径。

4.根据权利要求2所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述轴套沿Y向分别设有进气孔（13）和排气孔（14），所述进气孔和排气孔均与气腔相连通；所述排气孔与相邻轴套的进气孔通过连接管相连通，位于首端的轴套的进气孔与外接输气泵相连接，位于末端的轴套的排气孔密封设置。

5.根据权利要求1所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述锁紧锥台的开口处设有插脚（15），所述轴套上设有与所述插脚相适配的导向槽（16），当所述充气膨胀件充气时，所述插脚沿导向槽朝远离轴套的方向移动；当所述充气膨胀件排气时，所述插脚沿导向槽朝靠近轴套的方向移动。

6.根据权利要求5所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述插脚与锁紧锥台一体成型，所述插脚至少具有两个，且沿锁紧锥台的开口圆周方向对称分布。

7.根据权利要求1所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述骨架单元包括分体设置的主骨架（17）和设于主骨架两端的X向连接骨架组件和Z向连接骨架组件；所述X向连接骨架组件包括一对沿X向同轴设置的连接骨架（18），所述Z向连接骨架组件包括一对沿Z向同轴设置的连接骨架；所述连接骨架的一端与主骨架固定连接，另一端通过张紧套环与锁紧锥台套接固定。

8.根据权利要求7所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述主骨架为管状结构，所述连接骨架为厚度沿远离固定套环的方向逐渐变小的楔形结构。

9.根据权利要求1所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：沿张紧套环的圆周方向，所述张紧套环内壁间隔设有若干个防滑凸起（19）。

10.根据权利要求1~9任一项所述的可变刚度机械臂骨架结构，其特征在于：所述骨架单元、锁紧锥台和轴套的材质均为树脂材料。