【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及可锁定关节机构，尤其是涉及一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节。
技术介绍
1、可锁定关节机构广泛应用于可重构机器人与自适应变形机构中，以实现机构系统的能量管理或系统运动重构的目的。基于模块构成的可重构机器人可借助锁定关节实现多种组合变形，同时增加机构整体的承载能力，以适应更多复杂的工作环境与完成特殊工作。此外，可锁定关节机构可以应用在更多相关领域，如小型机器人与航空航天领域空间机构的系统运动重构等。
2、国内外在可重构机器人领域已经拥有了诸多成果。目前对可重构机器人的研究已经开始向轻量化、大负载的方向进行探索，可锁定关节机构可以在满足尺寸与质量要求的前提下，在可重构机器人变形的过程中提供良好的承载能力与刚度性能，同时也可以尽量降低机器人整体的结构与控制的复杂性。但是现有技术中的锁紧机构存在结构复杂、体积质量较大，难以在任何位置锁定以及应用局限性大的问题。
3、因此，缺乏针对可重构机器人以及相关领域的锁紧机构研究设计，亟需研究一种体积小巧，结构简单、能够自适应变形且具有承载能力的可锁定关节机构。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，通过设置柔顺机构、形状记忆合金复合致动器，实现运动关节的紧凑尺寸、简单可靠的控制方式以及优异的锁紧性能。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术提供一种基于柔顺机构
4、所述内杆、预紧螺钉、柔顺机构和形状记忆合金复合致动器均设于所述外管内部；
5、所述预紧螺钉安装于所述内杆的一端，所述柔顺机构和形状记忆合金复合致动器均安装于所述内杆的内部；
6、所述内杆上且与柔顺机构的输出端相对的面上设有孔洞，所述孔洞用于柔顺机构的输出端与外管接触；
7、在常态，即不通电状态下，所述运动关节为锁紧状态，所述预紧螺钉被拧紧，所述柔顺机构与形状记忆合金复合致动器轴向被压缩，使柔顺机构侧向两端向外扩张，并与外管内壁接触，发生挤压，从而产生摩擦力使运动关节处于锁紧状态；在通电状态下，所述形状记忆合金复合致动器轴向收缩，释放柔顺机构轴向两侧的压力从而使柔顺机构的变形恢复，柔顺机构侧向两端与外管内壁分离，运动关节切换至解锁状态。
8、进一步地，所述形状记忆合金复合致动器包括定制垫片、碟形弹簧组和空心导向管；
9、所述空心导向管贯穿所述碟形弹簧组，所述空心导向管两端分别贯穿所述定制垫片，所述空心导向管用于轴向约束。
10、进一步地，所述形状记忆合金复合致动器还包括形状记忆合金丝束和丝束压接件，所述形状记忆合金丝束贯穿所述空心导向管；
11、所述丝束压接件分别设于所述形状记忆合金丝束两端，所述丝束压接件用于压紧所述形状记忆合金丝束。
12、进一步地，所述形状记忆合金丝束通过若干形状记忆合金丝并联排布组成；
13、所述丝束压接件的压接面为锯齿状，用于提高丝束压紧效果；
14、所述碟形弹簧组包括若干碟形弹簧，所述若干碟型弹簧同向或反向堆叠。
15、进一步地，所述内杆包括内杆主体件和内杆侧盖；
16、所述内杆主体件的两端分别设有预紧螺钉安装孔与通气散热孔；
17、所述内杆侧盖上设有通电导线槽和螺钉沉头孔，所述通电导线槽用于在内杆侧盖内部排布使形状记忆合金致动器通电的通电导线；
18、所述螺钉沉头孔用于使预紧螺钉的头部完全嵌入孔内，保证装配后所述内杆侧盖表面平整。
19、进一步地，所述内杆主体件上设有安装槽，所述安装槽用于安装所述柔顺机构和形状记忆合金复合致动器。
20、进一步地，所述柔顺机构为一体式结构，所述柔顺机构中设有柔性铰链，所述柔顺机构通过柔性铰链传递运动。
21、进一步地，所述外管与内杆采用间隙配合，便于双向滑动。
22、进一步地，所述内杆主体件的一端还设有铰链接头，所述铰链接头用于与外部装置的铰支座连接。
23、进一步地，所述外管的一端设有快拆结构，用于快速拆卸铰链接头。
24、与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果：
25、1、本专利技术结构简单，可实现模块化快速安装，通过控制柔顺机构的形变实现摩擦锁紧，控制方式简单可靠。
26、2、本专利技术中的形状记忆合金复合致动器具有小行程、高刚度、结构紧凑的优点，在满足锁紧载荷条件下，实现关节的小型轻量化。
27、3、本专利技术中的柔顺机构经过优化设计后具有高刚度特性和小变形特性，高刚度特性能够传递大载荷，从而获得优异的锁紧性能；小变形特性与形状记忆合金复合致动器小行程特性互补。
28、4、本专利技术能够实现任意位置的锁紧，适用于更多可重构机构的应用场景。
29、5、本专利技术在不通电的常态下为锁紧状态，且解锁功耗小，布置在机构系统中能够有效节约系统能耗。
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1.一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，包括外管(1)、内杆(2)、预紧螺钉(3)、柔顺机构(4)和形状记忆合金复合致动器(5)；
2.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述形状记忆合金复合致动器(5)包括定制垫片(9)、碟形弹簧组(10)和空心导向管(11)；
3.根据权利要求2所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述形状记忆合金复合致动器(5)还包括形状记忆合金丝束(7)和丝束压接件(8)，所述形状记忆合金丝束(7)贯穿所述空心导向管(11)；
4.根据权利要求3所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述形状记忆合金丝束(7)通过若干形状记忆合金丝并联排布组成；
5.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述内杆(2)包括内杆主体件(21)和内杆侧盖(22)；
6.根据权利要求5所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动
7.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述柔顺机构(4)为一体式结构，所述柔顺机构(4)中设有柔性铰链(6)，所述柔顺机构(4)通过柔性铰链(6)传递运动。
8.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述外管(1)与内杆(2)采用间隙配合，便于双向滑动。
9.根据权利要求5所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述内杆主体件(21)的一端还设有铰链接头，所述铰链接头用于与外部装置的铰支座连接。
10.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述外管(1)的一端设有快拆结构，用于快速拆卸铰链接头。
...【技术特征摘要】
1.一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，包括外管(1)、内杆(2)、预紧螺钉(3)、柔顺机构(4)和形状记忆合金复合致动器(5)；
2.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述形状记忆合金复合致动器(5)包括定制垫片(9)、碟形弹簧组(10)和空心导向管(11)；
3.根据权利要求2所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述形状记忆合金复合致动器(5)还包括形状记忆合金丝束(7)和丝束压接件(8)，所述形状记忆合金丝束(7)贯穿所述空心导向管(11)；
4.根据权利要求3所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述形状记忆合金丝束(7)通过若干形状记忆合金丝并联排布组成；
5.根据权利要求1所述的一种基于柔顺机构和形状记忆合金的可锁定直线运动关节，其特征在于，所述内杆(2)包括内杆主体件(21)和内杆侧盖(22)；
<...【专利技术属性】
技术研发人员：田应仲，赵莉骞，赵胤君，郝广波，王洁羽，李龙，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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