[发明专利]一种可动态调整刚度的模块化柔性连接装置

说明书

技术领域

本发明属于机械设计技术领域，涉及一种两个模块间的机械连接装置，具体是一种既能够实现两个模块间的稳定连接，又能够实现这种连接刚度可调节的装置。该装置采用模块化的设计思路，将稳定连接和可变刚度两大功能集成为一体。

背景技术

传统的工业制造环节中，外部环境是已知的，机器人依靠精确的位置控制，按照预先规划好的路线进行动作，完成单调而重复的工作。对于这种工业机器人来说，着重于精密点位运动的控制，因而工业机器人各部分之间多采用刚性连接。但是，当机器人末端执行器与周围环境发生接触时，再精确的位置控制也会显得不足。如果结合了接触力控制后，就可以放松对位置控制的精度要求。这样，工业机器人各部分之间采用柔性可变刚度连接具有极强的工业应用价值。

在市场竞争全球化的今天，机器人的应用范围越来越广，每种机器人构形仅适应一定的应用范围，这并不能满足市场化的需求。解决这一问题的方法就是开发可重构机器人系统，它是由一套具有各种尺寸和性能特征的可交换的模块组成，能够被装配成各种不同构型的机器人来适应不同的工作需求。因而模块之间连接装置的模块化也是必然的发展趋势。因此现有技术领域中亟需能够解决模块间连接的装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种集成了稳定连接和可变刚度的机械装置，其稳定连接功能，能够保证两个模块之间稳定连接；其可变刚度功能，能够保证两个模块间连接柔性到刚性的调节。两个功能的集成一体化，加工安装方便，便于模块化的生产和使用。

本发明提供一种可动态调整刚度的模块化柔性连接装置，所述的连接装置包括安装环、上顶板、顶板连接板、轴承安装架、上板转动轴承、上板转动轴承挡圈、编码器、编码器安装架、反向滑轮轴、反向滑轮、滑轮轴a、滑轨、弹簧片、滑台、滑块、下底板、滑轮轴b、卷丝轴轴承、卷丝轴齿轮、卷丝轴、电机齿轮、底板齿轮、连接柱、电机、正向滑轮A和正向滑轮B，安装环用于连接模块A，下底板用于连接模块B，用于实现模块A和模块B之间的稳定连接和变刚度功能；所述的上顶板的上表面固定连接安装环，下表面固定连接顶板连接板，所述的顶板连接板下表面具有凸出轴，所述凸出轴依次穿过轴承安装架和上板转动轴承，上板转动轴承挡圈与上板转动轴承固定，并连接在轴承安装架上；所述的编码器固定在编码器安装架内，编码器安装架固定在轴承安装架的下表面；所述下底板上依次设置电机、卷丝轴、并排的正向滑轮A和正向滑轮B；所述电机固定在下底板上，电机轴上固定电机齿轮，卷丝轴通过卷丝轴轴承连接在下底板上，卷丝轴上固定卷丝轴齿轮，所述卷丝轴齿轮与电机齿轮啮合传动；所述连接柱固定在下底板上，位于电机两侧，连接柱与轴承安装架连接；所述正向滑轮A通过滑轮轴a连接在下底板上，所述正向滑轮B通过滑轮轴b连接在下底板上；所述滑轨固定在下底板上，滑块上连接滑台，滑台可以沿着滑轨滑动；所述弹簧片水平穿过滑块，一端与下底板上凹槽对应，另一端与上顶板下表面固定；所述反向滑轮通过反向滑轮轴固定在上顶板下表面；两根钢丝绳的一端均固定在卷丝轴上两孔，绕向相反；一根钢丝绳绕过正向滑轮A上方，穿过滑块上的孔后固定在滑块外侧，另一根钢丝绳经过正向滑轮B下方，穿过滑块下方槽，然后从反向滑轮下方向上绕并反向绕回，穿过滑块上的孔后固定在滑块内侧。

所述的稳定连接功能，是通过将上顶板固定在安装环上，又通过连接柱将轴承安装架固定在下底板上。上顶板与轴承安装架之间只保留了一个可以相互旋转的自由度，因而上顶板和下底板之间只能相对旋转，而保持相互距离一定，从而实现所需的稳定连接功能。

所述的可变刚度功能，是通过改变滑块与弹簧片末端的相对位置实现的。电机固定在下底板上，电机轴上安装电机齿轮与卷丝轴齿轮相啮合，卷丝轴齿轮固定于卷丝轴上，保证电机能带动卷丝轴的旋转。卷丝轴上缠绕着两根钢丝绳，一条钢丝绳的末端紧固在滑块的正侧，另一条钢丝绳的末端紧固在滑块的反侧，两根钢丝绳相互反向缠绕在卷丝轴上。当卷丝轴旋转过程中，随着两个钢丝绳的收放，便能保证滑块在往复运动，改变滑块与弹簧片末端的相对位置。

本发明的优点在于：

1、该连接装置最突出的特点是将稳定连接和可变刚度两大功能集成为一体，便于模块化的生产和使用，有利于工业上的应用和推广。

2、将可变刚度的概念引入到模块间的连接，实现模块间连接从柔性到刚性的调节，这种连接在工业上的用途十分广泛。

3、该快速连接装置的结构设计紧凑，体积比较小，能满足体积受限情况下的安装要求。

附图说明

图1可变刚度的连接装置整体结构示意图；