【技术实现步骤摘要】
一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器
[0001]本专利技术涉及变刚度驱动器
，更具体的说是涉及一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器。
技术介绍
[0002]变刚度驱动器是一种输出刚度可调节的驱动器，输出轴具有一定的柔性。如今广泛应用的刚性驱动器具有较高的位置精度、较快的响应速度，然而，在人机交互场景下，如穿戴外骨骼、医疗行业、服务业等，刚性驱动器可能会因其高刚性给人带来不友好的交互体验，发生意外时甚至会对人带来伤害。刚性驱动器的柔顺控制算法在一定程度上可以使输出具有柔顺性，但在高速运行时受到控制器带宽、传感器精度的限制，传统的柔顺控制算法也较为复杂，控制系统成本较高。而变刚度驱动器是一种机械结构具有柔顺性的驱动器，具备本质柔顺性，具有刚度可调、可储能、响应速度快等优点，在发生碰撞时能够有效的保护人和设备的安全，同时在人机交互场景下改善交互体验。变刚度驱动器在穿戴外骨骼、医疗行业、服务业等领域有较大的应用前景。
[0003]目前，市场上的拮抗式变刚度驱动器是典型的变刚度驱动器，它由两个二次弹簧和一个转动关节组成，通过两根绳对拉来实现刚度和转动角度的变化，但标准二次弹簧的设计和制造较为复杂，依靠凸轮
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绳结构的非线性弹簧在一定程度上可以替代标准二次弹簧，但现有的凸轮
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绳结构二次弹簧的凸轮轮廓计算方法较为复杂，拮抗式变刚度驱动器的刚度变化范围由二次弹簧的刚度范围来确定，因此刚度变化范围一般较小，另外由于采用两绳对拉式的结构，拮抗式变刚度驱动器的转动角度被限制在一定范...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器，其特征在于，包括:支撑外壳组件，所述支撑外壳组件内部形成容纳空间；输入组件，所述输入组件安装在所述容纳空间内且与所述支撑外壳组件通过第一轴承连接；输出组件，位于所述输入组件轴向的所述输出组件安装在所述容纳空间内且与所述支撑外壳组件通过第二轴承连接；所述输入组件与所述输出组件通过第三轴承连接，且所述输入组件通过两组钢丝绳带动所述输出组件转动；驱动组件，所述驱动组件安装在所述支撑外壳组件的外侧，且位于靠近所述输入组件一侧；所述驱动组件与所述输入组件通过齿轮传动连接。2.根据权利要求1所述的一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器，其特征在于，所述输入组件包括：壳体，所述壳体顶部开放；半径驱动组件，所述半径驱动组件安装在所述壳体的内部且贯穿所述壳体的底部；变半径组件，所述变半径组件盖合安装在所述壳体顶部；且所述变半径组件通过半径驱动销与所述半径驱动组件连接；所述变半径组件与所述输出组件通过所述第三轴承连接，且所述变半径组件通过所述钢丝绳带动所述输出组件转动。3.根据权利要求2所述的一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器，其特征在于，所述半径驱动组件包括：两个丝杆安装座，两个所述丝杆安装座分别相对应的安装在所述壳体内部两侧；丝杆，所述丝杆的两端分别通过轴承安装在两个所述丝杆安装座上；第一锥齿轮，所述第一锥齿轮安装在所述丝杆上；传感器安装板，所述传感器安装板安装在任一所述丝杆安装座侧面上；位移传感器，所述位移传感器安装在所述传感器安装板上；电机安装板，所述电机安装板固定在所述壳体的内部底壁上；刚度调节电机，所述刚度调节电机安装在所述电机安装板上且所述刚度调节电机输出轴延伸至所述壳体内部；第二锥齿轮，所述第二锥齿轮安装在所述刚度调节电机输出轴端部；且所述第二锥齿轮与所述第一锥齿轮啮合。4.根据权利要求3所述的一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器，其特征在于，所述变半径组件包括：导向支撑板，所述导向支撑板上开设有多个沿周向均匀分布的导向滑槽；变半径连杆机构，所述变半径连杆机构通过其底部贯穿所述导向滑槽的多个导向销钉安装在所述导向支撑板顶部；所述变半径连杆机构通过贯穿其的所述半径驱动销与所述滑块连接；所述钢丝绳套设于所述变半径连杆机构上，从而所述变半径连杆机构通过拉动所述钢丝绳带动所述输出组件转动；连接轴，所述连接轴安装在所述导向支撑板顶部中央；所述连接轴与所述输出组件通过所述第三轴承连接。5.根据权利要求4所述的一种基于变半径原理的拮抗式变刚度驱动器，其特征在于，所述变半径连杆机构包括多个连杆、多个销钉、两个环槽螺柱和四个螺柱；多个所述连杆呈上
下两层交叉分布且通过多个所述销钉连接为一体；所述半径驱动销贯穿任意两个上下分布的所述连杆中部与所述滑块连接；多个所述导向销钉分别贯穿安装在多个上下相对应分布的所述连杆端部；两个所述环槽螺柱分别相对应的固定在位于整体中部的上...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈文杰，熊晓钰，孙先涛，陈伟海，陶骏，胡存刚，
申请(专利权)人：安徽大学绿色产业创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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