[发明专利]一种可变刚度驱动执行器及机器人

权利要求书

1.一种可变刚度驱动执行器，其特征在于，包括支撑组件、刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统；

所述支撑组件为刚度调节组件、动力驱动组件和传感系统提供支撑；

所述传感系统获取动力驱动组件输出端的转角，用于反馈控制校正；

所述动力驱动组件通过动力输出元件转动从而驱动负载；

所述刚度调节组件对动力驱动组件的输出端的输出刚度进行调节，刚度调节组件包括第一电机、第一蜗轮蜗杆机构、承重轴、同步带传动模块、弹性元件和主驱动轴架，所述承重轴的一端通过第一轴承直接安装在支撑组件上，另一端通过第二轴承安装在主驱动轴架的一端，主驱动轴架的另一端通过第五轴承安装在动力输出元件上，所述动力输出元件通过第四轴承安装在支撑组件上，所述承重轴、主驱动轴架和动力输出元件三者同轴设置；所述主驱动轴架的外围设有同步带轮轴，所述弹性元件安装在同步带轮轴上，所述第一电机通过第一蜗轮蜗杆机构驱动同步带传动模块输入端转动，同步带轮模块的输出端驱动弹性元件绕同步带轮轴旋转，改变弹性元件与动力输出元件的接触点，实现刚度的调节。

2.如权利要求1所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述动力驱动组件包括第二电机、第二蜗轮蜗杆机构、减速机构和动力输出元件，所述第二电机安装在支撑组件上，动力输出元件的末端连接有负载，所述第二电机通过第二蜗轮蜗杆机构驱动减速机构输入端转动，减速机构的输出端带动主驱动轴架转动，所述主驱动轴架通过所述弹性元件将动力传递到动力输出元件上，从而驱动负载的转动。

3.如权利要求1或2所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述主驱动轴架设有第一筒段、带轮梁和支撑轴，所述第一筒段外围设置有带轮梁，所述带轮梁包括间隔设置的同步带轮梁和惰轮臂，同步带轮梁上设置有同步带轮轴，其中一个同步带轮轴上安装有同步带传动模块的输出端，所述主驱动轴架通过支撑轴配合第三轴承安装在动力输出元件上，所述第一筒段的一端设置有轴向的沉孔，所述第一筒段通过该沉孔配合第二轴承实现与承重轴的连接。

4.如权利要求3所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述同步带传动模块包括第一同步带轮、第二同步带轮和第一同步带，所述第一同步带轮作为同步传动模块的输入端，安装在承重轴上与承重轴同轴转动，并通过第一同步带带动所述第二同步带轮转动，所述第二同步带轮安装在同步带轮轴上，并带动弹性元件同角速度旋转。

5.如权利要求4所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述的第二同步带轮和弹性元件均有若干个，若干个第二同步带轮与若干个弹性元件一一对应连接，并行星分布安装在所述同步带轮轴上，其中一个第二同步带轮为双层同步带轮，所述双层同步带轮的外层通过第一同步带与第一同步带轮配合传动，内层通过第二同步带驱动其他所有第二同步带轮转动；所述惰轮臂上还安装有惰轮，用于张紧所述第一同步带。

6.如权利要求5所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述弹性元件与动力输出元件配合传动，所述动力输出元件包括支撑盘和安装在支撑盘外的筒段，所述支撑盘两侧分别设有负载连接轴段和内部支撑轴段，所述负载连接轴段通过第四轴承安装在支撑组件上，伸出第四轴承外的部分驱动负载，所述内部支撑轴段通过所述第三轴承与主驱动轴架连接，内部支撑轴段与主驱动轴架同轴连接；筒段位于支撑组件内，所述主驱动轴架部分位于筒段内，以减少动力输出元件径向的占用空间，筒段内设置有弹性元件压板，用于和所述的弹性元件配合传动，传递主驱动轴架的转矩。

7.如权利要求3所述的可变刚度驱动执行器，其特征在于，所述的弹性元件由若干个“S”型弹性板构成，中间为刚性板，安装在所述主驱动轴架的同步带轮轴上，并在同步带传动模块驱动下旋转。