[发明专利]一种基于电磁斥力平衡的变刚度直线型驱动器

说明书

本发明公开了一种基于电磁斥力平衡的变刚度直线型驱动器，驱动器包括外壳、前端盖、后端盖、驱动电机、电磁斥力装置和输出端，本驱动器由于利用了磁场力平衡方法调节刚度，做到了位移、刚度彼此独立的控制。能在人机交互领域、仿生机器人领域、软材料抛光领域、骨骼康复领域等应用场合与软性介质更好的互动，实现刚度固定驱动器所无法满足的调节接触力等需要。

技术领域

本发明属于驱动器装置领域，具体涉及一种基于电磁斥力平衡的变刚度直线型驱动器。

背景技术

传统的直线型驱动器多采用刚度近似无穷大的结构，在用于人机交互、仿生机器人等场合时，往往需要刚度可变的弹性驱动效果，这是刚性驱动器无法满足的。现有的一种解决方式是在传统刚性驱动器末端加装有效圈数可调的弹簧，进而改变弹簧的有效弹性系数实现变刚度效果，但弹簧圈数调节的机构如需实现足够宽的可调刚度范围，需要占用很大的空间。另一种解决方式是控制弹簧和驱动器轴线的角度，以实现弹簧在驱动器轴线投影方向上的刚度可调，然而受到其三角函数关系的影响，变刚度范围和精度要求无法同时满足。因此，变刚度驱动器领域需要一种刚度调节范围大、精度高的直线型驱动器。

发明内容

本发明的目的在于利用电磁场力的平衡作用使直线型变刚度驱动器的输出实现精准定位和大范围刚度可调效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于电磁斥力平衡的变刚度直线型驱动器，包括外壳、前端盖、后端盖、驱动电机、电磁斥力装置和输出端，前端盖、后端盖固定安装于外壳内，驱动电机设置于后端盖一侧，并与设置于前端盖、后端盖之间的滚珠丝杠相连接，滚珠丝杠与设置于电磁斥力装置上的丝杠螺母组成丝杠-螺母副，使设置于前端盖、后端盖之间的电磁斥力装置可沿滚珠丝杠及两端与前端盖、后端盖固定连接的固定导轨滑动，输出端设置于前端盖一侧；

所述电磁斥力装置包括2个永磁铁安装座、2块永磁铁、永磁铁安装座连接柱、电磁铁安装座、线圈和电源，2块永磁铁安装座可滑动的安装于滚珠丝杠及固定导轨上且分别与2个丝杠螺母固定连接，在2个永磁铁安装座之间设置永磁铁安装座连接柱以使受到滚珠丝杠的驱动力时2个永磁铁安装座及永磁铁安装座连接柱整体发生位移，电磁铁安装座设置于2个永磁铁安装座之间的滚珠丝杠上，电磁铁安装座内设置有与电源连通的线圈，电磁铁安装座与滑动导轨固定连接，滑动导轨与输出端固定连接。

在上述技术方案中，所述电源座设置于外壳的底部，在电源座内设置电源。

在上述技术方案中，所述电源为双输出可调电压电源，包括第一电源及第二电源。

在上述技术方案中，所述第一电源输出线使用柔性电线连接并驱动电机，电源输入端连接外界控制端口。

在上述技术方案中，所述第二电源输出线使用柔性电线连接电磁铁线圈两端，并通过手动操作电源的调压旋钮实现输出电压的变化，线圈中的电流随其电压变化，电磁铁磁力随之改变。

在上述技术方案中，所述第二电源输出线依次穿过外壳电缆孔、外壳后端盖电缆孔、永磁铁安装座电缆孔后与电磁铁安装座内的线圈相连通。

在上述技术方案中，所述外壳的截面呈八边形，由两部分相互对称的半八棱柱结构对接并通过设置于其两侧法兰上的外壳连接螺栓固定组成。

在上述技术方案中，所述后端盖、前端盖和外壳的截面具有相同的形状，前端盖通过前端盖固定螺栓与外壳连接固定，后端盖通过后端盖固定螺栓与与外壳连接固定。

在上述技术方案中，所述电磁铁安装座通过设置于其两端的销与滑动导轨固定连接。

在上述技术方案中，所述丝杠螺母通过螺栓分别与两个永磁铁安装座同轴安装。

本发明的优点和有益效果为：