[发明专利]一种对称式压缩弹簧的变刚度关节

权利要求书

1.一种对称式压缩弹簧的变刚度关节，其特征在于：包括基座(1)、关节连杆(2)、位置电机(3)、刚度电机(4)和刚度调节模块(5)；关节连杆(2)通过刚度调节模块(5)与基座(1)活动连接，位置电机(3)固定在基座(1)上，刚度电机(4)与关节连杆(2)固连；

所述刚度调节模块(5)为对称结构，包括滚子(53)、滚子保持架(54)、凸轮盘(52)和弹簧(51)，相邻两个滚子(53)组成一对滚子对，多个滚子对沿圆周方向均匀连接在滚子保持架(54)外圈，凸轮盘(52)设置在滚子(53)两侧，凸轮盘(52)内端面等间距的设有多处弧形凸起，两块凸轮盘(52)相叠合形成多个滚动槽，多个滚子对分别位于多个滚动槽中，两侧的凸轮盘(52)朝外的端面均连接有弹簧(51)，所述弹簧(51)为压缩弹簧，且为碟形弹簧；

所述刚度调节模块(5)通过轴承安置在基座(1)上，位置电机(3)的输出端与滚子保持架(54)连接，关节连杆(2)与靠近基座(1)的一块凸轮盘(52)固连，刚度电机(4)的输出端与另一块凸轮盘(52)连接；

所述滚动槽侧边曲线为指数曲线，且指数曲线的表达式为：

其中a为指数函数的底数，ρ_char为形状参数，为指定的变形量；

指数曲线通过如下优化方程确定其参数：

其中δS是关节的压缩量，Nd为指定离散化点数量。

2.根据权利要求1所述的对称式压缩弹簧的变刚度关节，其特征在于：所述弹簧(51)的弹性系数可变。

3.根据权利要求1所述的对称式压缩弹簧的变刚度关节，其特征在于：所述凸轮盘(52)之间设有限位挡块。

4.根据权利要求1所述的对称式压缩弹簧的变刚度关节，其特征在于：所述滚子(53)数量为三对。

5.根据权利要求4所述的对称式压缩弹簧的变刚度关节，其特征在于：每对滚子(53)之间夹角为15°。