[发明专利]一种可变刚度的同心轴机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种可变刚度的同心轴机器人，包括同心轴机器人机体（4）、工作钳手（1）、电机平台（11）、传动电机（10）、自旋电机（9）和刚度改变辅助环，其特征在于：所述同心轴机器人机体（4）成天线结构且天线结构前端为钳手工作部分，天线结构后端链接电机驱动部分，所述电机平台（11）位于同心轴机器人的后端，所述电机共有两个分别为自旋电机（9）和传动电机（10），两个电机串行地放置在平台内部，通过直接控制同心轴机器人的机体自旋与传动进而改变同心轴机器人机体姿态；所述刚度改变辅助环有若干个，所述辅助环成张紧结构，由锁链、弹簧以及电磁铁构成，通过接入辅助环供电插口（15），改变电压正负与大小，控制两电磁铁之间磁力方向以及强弱，进而实现辅助环松紧占比调整，不同松紧占比可改变所在位置刚度大小进而改变前进的角度方向，每一个辅助环调紧后最大调节为60度，随着前端顺时针自或逆时针自旋产生效果不同，百分百调紧相应辅助环并以控制同心轴方向旋转60度，其余辅助环百分百调紧后均可在前一基础上调节60度，其余角度旋转情况通过调节松紧程度实现，依靠后方自旋电机实现机体角度调整，进而实现在空间内的行进角度改变，依靠后方传动电机（10）实现机体沿行进角度前进后退，进而实现行进曲线的改变。

2.根据权利要求1所述一种可变刚度的同心轴机器人，其特征在于：所述同心轴机器人机体（4）为七段同心轴机器人，在七段结构中共使用六个辅助环，分别为第一辅助环（2）、第二辅助环（3）、第三辅助环（5）、第四辅助环（6）、第五辅助环（7）和第六辅助环（8）。

3.根据权利要求1所述一种可变刚度的同心轴机器人，其特征在于：所述刚度改变辅助环根据前期计算结果拆卸和安装，前期计算过程主要包括同心轴机器人机体（4）预弯曲计算、预弯曲基础上安装辅助环位置及辅助环供给电压。

4.根据权利要求1所述一种可变刚度的同心轴机器人，其特征在于：所述同心轴机器人机体（4）及其机身部分使用PC-ABS材料制成，辅助环由ABSplus材料制成。

5.根据权利要求1所述一种可变刚度的同心轴机器人的控制方法，其特征在于，具体步骤如下：

所述刚度改变辅助环根据前期计算结果拆卸和安装，前期计算过程主要包括同心轴机器人机体（4）预弯曲计算、预弯曲基础上安装辅助环位置及辅助环供给电压；

在前期计算的基础上，通过控制电机控制转向：控制同心轴机器人传送时，调节传动电机（10）装置，控制传动装置速度和方向，实现同心轴机器人机体沿行进角度前进后退功能；

控制同心轴机器人自旋时，调节自旋电机（9）装置，控制自旋装置速度和方向，实现同心轴机器人机体顺时针自旋或逆时针自旋功能；

以未放置辅助环并完成预弯曲校正的同心轴轴向方向为零度，自旋方向始终为顺时针并放置i个辅助环，控制转向在零到60度之间时，调节第一辅助环（2）的松紧占比，当百分百调紧第一辅助环（2）时，旋转60度；控制转向在60度到120度之间时，调节第二辅助环（3）松紧占比，当百分百调紧第二辅助环（3）时，旋转120度；以此类推，第i个辅助环控制的转向范围为60*(i-1)到60*i，百分百调紧时取得最大值，调节范围为零度到360度；

当自旋方向始终为逆时针时，上述调节范围依次为零度到-60度，-60度到-120度，-120度到-180度，-180度到-240度，-240度到-300度，-300度到-360度。

6.根据权利要求5所述一种可变刚度的同心轴机器人的控制方法，其特征在于：调节过程中顺时针逆时针相结合使用。