[发明专利]一种自适应被动变刚度关节

权利要求书

1.一种自适应被动变刚度关节，其特征在于，包括手臂(4)和关节，其中手臂(4)内设有连杆机构，所述关节包括关节外壳及设置于所述关节外壳内的杠杆机构、滑块移动机构、角度测量机构及连接盖(20)，所述连接盖(20)可转动地安装在所述关节外壳内，所述杠杆机构可转动地与所述连接盖(20)连接，所述杠杆机构通过滑块移动机构与所述连杆机构连接，所述连杆机构将重力信息转化为所述滑块移动机构的位置信息，所述滑块移动机构的移动改变所述杠杆机构两端力的分配信息，以使所述关节整体刚度发生变化，所述角度测量机构用于测量所述关节的偏转角度；

所述滑块移动机构包括导轨(9)、滑块(10)及滑块复位机构，其中导轨(9)固定在所述关节外壳上，滑块(10)可滑动地安装在导轨(9)上、且与所述连杆机构和所述杠杆机构连接，所述滑块复位机构安装在所述关节外壳上、且与滑块(10)连接；

所述杠杆机构包括齿轮用立柱(14)、齿轮(15)、齿形带(17)、杠杆(18)及扭转弹簧(13)，其中齿轮用立柱(14)固定在所述关节外壳上，所述杠杆(18)的一端可转动地安装在所述连接盖(20)上、且与所述滑块(10)活动连接，另一端设有齿形带(17)，齿轮(15)可转动地安装在齿轮用立柱(14)上、且与齿形带(17)啮合，扭转弹簧(13)的一端与齿轮(15)连接，另一端与关节外壳上的凸起接触；

所述角度测量机构包括连接块(19)及编码器(21)，编码器(21)固定到连接盖(20)上，连接块(19)一端固定到关节外壳上，另一端与编码器(21)的输出轴相连。

2.根据权利要求1所述的自适应被动变刚度关节，其特征在于，所述连杆机构包括主动杆(5)、连杆(7)、从动杆(6)及曲柄杆(8)，其中主动杆(5)与所述手臂(4)铰接、且一端由所述手臂(4)内伸出，所述从动杆(6)的一端与所述手臂(4)铰接，另一端与曲柄杆(8)的一端铰接，所述曲柄杆(8)的另一端与所述滑块移动机构连接，所述连杆(7)的两端分别与所述主动杆(5)的另一端和所述从动杆(6)铰接。

3.根据权利要求1所述的自适应被动变刚度关节，其特征在于，所述滑块复位机构包括两个弹簧用立柱(12)和两个拉伸弹簧(16)，两个弹簧用立柱(12)固定在所述关节外壳上，两个拉伸弹簧(16)的一端均与滑块(10)连接，另一端分别与两个弹簧用立柱(12)连接。

4.根据权利要求1所述的自适应被动变刚度关节，其特征在于，所述杠杆(18)的一端设有条形滑槽，所述滑块(10)上设有容置于所述条形滑槽内的导轴。

5.根据权利要求1所述的自适应被动变刚度关节，其特征在于，所述杠杆(18)的另一端为环形结构，所述环形结构内侧设有所述齿形带(17)。

6.根据权利要求1所述的自适应被动变刚度关节，其特征在于，所述手臂(4)通过螺钉固定在关节上，所述关节通过螺钉与关节支架(1)固定连接。

7.根据权利要求1所述的自适应被动变刚度关节，其特征在于，所述关节外壳包括可拆卸连接的上盖(11)和下盖(3)，所述滑块移动机构设置于上盖(11)上，所述连接盖(20)通过轴承与下盖(3)连接。