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申请/专利权人：河北科技大学

摘要：本发明公开了一种基于改变弹簧预紧力的双向主‑被动变刚度关节，包括承重模块、虎克铰、第一主‑被动变刚度模块和第二主‑被动变刚度模块；承重模块用于支撑虎克铰和第一主‑被动变刚度模块，第一主‑被动变刚度模块用于实现虎克铰绕X方向的主动变刚度、被动变刚度，第二主‑被动变刚度模块用于实现虎克铰绕Y方向的主动变刚度、被动变刚度。本发明还提供了一种机器人，基于改变弹簧预紧力的双向主‑被动变刚度关节应用于机器人中，通过调整变刚度关节，实现机器人整体刚度的改变。本发明能够实现虎克铰绕X方向与绕Y方向的双向主‑被动变刚度；本发明适用于机器人行业，用于满足对机器人灵活性和适应性的需求。

主权项：1.一种基于改变弹簧预紧力的双向主-被动变刚度关节，其特征在于，包括承重模块、虎克铰、第一主-被动变刚度模块和第二主-被动变刚度模块；虎克铰通过第一连接轴转动设置于承重模块上，第一主-被动变刚度模块与虎克铰间通过第二连接轴连接，第一连接轴与第二连接轴垂直设置，承重模块用于支撑虎克铰和第一主-被动变刚度模块；第一主-被动变刚度模块以第二连接轴为转动轴，第一主-被动变刚度模块包括曲柄连杆组件、滑块、第一弹簧、外架、驱动元件和第一弹簧卡圈；曲柄连杆组件转动设置于第二连接轴上，滑块转动设置于曲柄连杆组件的输出端，外架固设于第二连接轴上，滑块竖直的活动套接于外架内，滑块上套设有第一弹簧，第一弹簧顶端与外架相抵，第一弹簧底端固定于滑块上；曲柄连杆组件绕第二连接轴转动带动滑块竖直移动，第一弹簧压缩或伸长，实现第一被动变刚度；驱动元件固设于外架上，第一弹簧卡圈的一端固设于驱动元件的输出端，另一端与第一弹簧顶端抵接，驱动元件驱动第一弹簧卡圈沿竖直方向移动，第一弹簧压缩或伸长，实现第一主动变刚度；第二主-被动变刚度模块以第一连接轴为转动轴，第二主-被动变刚度模块包括第二主动变刚度机构和第二被动变刚度机构；第二被动变刚度机构包括变刚度轴、光轴、光轴座、移动座、导轨、第二弹簧、第三弹簧、第一连接板和第二连接板；光轴通过光轴座固定，移动座滑动套设于光轴上，导轨固设于移动座上，变刚度轴活动设置于导轨上，变刚度轴远离导轨的一端与虎克铰固定连接；第一连接板、第二连接板套设于光轴上，移动座位于第一连接板和第二连接板之间，第二弹簧套设于第一连接板和移动座之间的光轴上，第三弹簧套设于第二连接板和移动座之间的光轴上，第二弹簧与第一连接板、第三弹簧与第二连接板之间固定连接，第二弹簧与移动座、第三弹簧与移动座之间相接触；变刚度轴绕第一连接轴转动时，移动座沿光轴轴向移动，第二弹簧压缩或伸长，相应的，第三弹簧伸长或压缩，实现第二被动变刚度；第二主动变刚度机构包括动力件、双向滚珠丝杠、丝杠座、第一丝杠螺母、第二丝杠螺母；双向滚珠丝杠通过丝杠座固定，第一丝杠螺母、第二丝杠螺母套设于双向滚珠丝杠上且位于旋向相反的位置，第一连接板与第一丝杠螺母、第二连接板与第二丝杠螺母间均为固定连接；动力件的输出端连接双向滚珠丝杠，动力件转动带动第一丝杠螺母、第二丝杠螺母相对或相背运动，第一连接板、第二连接板相对或相背运动，第二弹簧、第三弹簧同时压缩或伸长，实现第二主动变刚度。

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