[发明专利]一种智能变刚度柔性关节及柔性机器人系统

权利要求书

1.一种智能变刚度柔性关节，其特征在于：该智能变刚度柔性关节包括：拉线，底部端头，底部线孔，柔性外表层，线圈层，柔性内表层，顶部端头，底部外侧接头，底部内侧接头，电极引线，变刚度芯体，顶部内接头，顶部线孔，顶部外接头，芯轴；

底部端头位于变刚度柔性关节的一侧，用于多个变刚度柔性关节的连接；底部端头上设置了底部外侧接头、底部线孔、底部内侧接头；底部外侧接头在变刚度柔性关节连接时，位于另一变刚度柔性关节的内部；底部内侧接头位于本变刚度柔性关节的内部；底部内侧接头与变刚度芯体和柔性内表层接触，三者之间固定连接；底部线孔呈圆周向布置，以供拉线和电极引线通过；

变刚度芯体位于底部端头和顶部端头之间，且位于变刚度柔性关节的最内层；变刚度芯体包含磁流颗粒和弹性流体；

芯轴贯穿整个柔性机器人系统内部，位于最内层，其作用在于提供一定弹性和刚度，并具有较高的回弹能力；

柔性内表层位于线圈层和变刚度芯体之间，主要起到隔离作用，并保护变刚度芯体；

线圈层位于柔性外表层和柔性内表层之间，其作用是在线圈形成的圆柱内产生均匀磁场，且磁场强度可以通过电流大小调整；

柔性外表层位于最外层，主要起到绝缘及防护作用。

2.根据权利要求1所述的一种智能变刚度柔性关节，其特征在于：所述的磁流颗粒材料为羰基铁粉，大小为5～10μm。

3.根据权利要求1所述的一种智能变刚度柔性关节，其特征在于：所述的弹性流体为可固化硅橡胶和硅油的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种智能变刚度柔性关节，其特征在于：所述的芯轴材料为钢或特氟龙塑料。

5.根据权利要求1所述的一种智能变刚度柔性关节，其特征在于：所述的柔性内表层材料为非金属，为聚四氟乙烯或硅橡胶。

6.根据权利要求1所述的一种智能变刚度柔性关节，其特征在于：所述的柔性外表层材料为聚四氟乙烯或硅胶。

7.一种柔性机器人系统的执行端部，其特征在于：在变刚度柔性关节的顶部端头处连接有执行部件，所述的执行部件通过内接螺纹与变刚度柔性关节的顶部外接头的外螺纹配合连接；该执行端部还包括有拉线端子，用于固定拉线。

8.一种柔性机器人系统，其特征在于：由多个变刚度柔性关节串联组成转接关节、端部关节和执行关节，外部设置有保护层；其中转接关节依次串联，端部关节与执行关节相连，构成执行元件；拉线依次穿过多个变刚度柔性关节。

9.一种变刚度芯体的制备过程，其特征在于：将硅油与硅橡胶充分混合，并加入磁流颗粒材料，磁流颗粒材料所占比例不低于40％；对混合物采用搅拌方式均匀混合，混合时间不少于半小时；随后将混合物置于真空舱内，并多次循环抽真空，以充分去除液体中的气泡；随后将混合物灌入模具，并施加预紧力；充分固化形成变刚度芯体，固化时间不低于24小时。