[发明专利]一种机械安全变刚度弹性关节及刚度调节方法

权利要求书

1.一种机械安全变刚度弹性关节，具体包括：第一关节输出轴（1），第二关节输出轴（3），直线电机（4），弹簧（5），推盘（6）；其特征在于：所述第一关节输出轴（1）的内侧面设置有电机安装座，直线电机（4）固定在电机安装座上；所述直线电机（4）的运动部件与弹簧（5）一端连接；所述弹簧（5）的另一端与推盘（6）连接；所述第二关节输出轴（3）为凸轮轴,凸轮廓线与推盘（6）接触，两者之间构成凸轮传动；所述第二关节输出轴（3）与第一关节输出轴（1）之间构成转动副连接。

2.按照权利要求1所述的一种机械安全变刚度弹性关节，其特征在于：所述第一关节输出轴（1）的内端面设置有滑槽（72）；推盘（6）上对应于第一关节输出轴（1）内端面设置有滑槽（72）的一端设置有滑块（71）结构，与第一关节输出轴（1）的内端面滑槽（72）构成滑动连接。

3.按照权利要求1所述的一种机械安全变刚度弹性关节，其特征在于：上述方案中，更进一步还包括第一关节输出轴壳（2），所述轴壳（2）固定连接在第一关节输出轴（1）一端；且所述轴壳（2）的内侧设置有滑槽，推盘（6）上对应于轴壳（2）的一端设置有滑块（71），滑块（71）与滑槽（72）之间构成滑动连接。

4.按照权利要求1所述的一种机械安全变刚度弹性关节，其特征在于：上述方案中，所述第一关节输出轴（1）接减速器输出端，第二关节输出轴（3）接机器人关节输出端。

5.按照权利要求1所述的一种机械安全变刚度弹性关节，其特征在于：上述方案中，所述第二关节输出轴（3）接减速器输出端，第一关节输出轴（1）接机器人关节输出端。

6.按照权利要求2或3所述的一种机械安全变刚度弹性关节，其特征在于：上述方案中，所述推盘（6）的滑块两侧安装有滚子，实现滑块结构与滑槽结构之间的滑动为滚动摩擦形式。

7.按照权利要求1所述的一种机械安全变刚度弹性关节，其特征在于：上述方案中，更进一步还包括位移传感器或/（和）压力传感器,所述位移传感器设置在弹簧（5）两端,用于检测弹簧(5)的形变；所述压力传感器设置在弹簧(5)一端，用于检测弹簧(5)的压力。

8.一种用于变刚度弹性关节刚度调节的方法与弹簧刚度标定方法，其特征在于：包括位移传感器或/（和）压力传感器,具体方法步骤如下：

（1）根据所设定的变刚度弹性关节的刚度值，计算弹簧的预压缩量并将计算数据传输到刚度调节器；

（2）使用位移传感器或压力传感器检测弹簧当前的形变或压力，并将检测数据反馈到刚度调节器；

（3）刚度调节器通过对比当前的弹簧形变或压力值与所设定的变刚度弹性关节的刚度值，计算相应的直线电机调节量并向直线电机发出脉冲指令控制直线电机运动；

（4）直线电机运动带动变刚度机构工作使弹簧的预压缩量调节到所设定的状态；

（5）当弹簧的刚度未知或者发生变化时，可以通过安装的压力传感器获取弹簧的力的变化量Δf，以及通过安装的位移传感器获取的弹簧的伸缩量的变化量Δx，计算弹簧的当前刚度k=Δf/Δx，实现对于弹簧刚度的标定。