上海理工大学胡冰山获国家专利权
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龙图腾网获悉上海理工大学申请的专利一种手动调节变刚度模块及关节机构获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN116690633B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202310575078.5,技术领域涉及:B25J17/00;该发明授权一种手动调节变刚度模块及关节机构是由胡冰山;孟奥;周洲;刘峰辰;张付超;喻洪流设计研发完成,并于2023-05-22向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种手动调节变刚度模块及关节机构在说明书摘要公布了:本发明涉及一种手动调节变刚度模块及关节机构,包括底座、自锁机构、刚度调节机构和凸轮;与现有技术相比,本发明首次将变刚度弹簧置于输出端,电机输出轴通过传动结构连接至凸轮曲面,凸轮随动件沿凸轮曲面转动,从而带动弹簧压缩件压缩弹簧,实现变刚度特性,结构具有良好的可重构性,其次,本发明根据应用场景通过手动调关节的刚度值,不仅缩小了整体体积,而且可以根据生活场景的变化即时调节刚度,更适应真实的应用条件,本设计使用自锁结构锁定齿轮齿条,这种特有的结构使其具有一定的抗冲击能力,弹簧预调节操作便捷,结构可靠,整体结构明显提高了变刚度过程的稳定性,保证人机交互安全性,结构紧凑,适用范围广。
本发明授权一种手动调节变刚度模块及关节机构在权利要求书中公布了:1.一种手动调节变刚度模块,其特征在于,包括底座、自锁机构、刚度调节机构和凸轮; 所述凸轮通过轴承可转动地设置在底座的上方,所述底座的顶面设有双曲面结构形状的凸起; 所述刚度调节机构包括第一弹性单元、第二弹性单元和2套运动单元,所述第一弹性单元和第二弹性单元的结构相同,包括弹簧结构、弹簧压缩块、导向支撑架、导向杆、直线轴承、凸轮随动件;所述弹簧压缩块的第一端为与凸轮内壁弧度匹配的圆弧形结构,所述弹簧结构的两端分别连接弹簧压缩块的第二端和导向支撑架的第一端,所述凸轮随动件安装在导向支撑架的第二端,所述第一弹性单元和第二弹性单元的凸轮随动件的侧面分别接触底座上凸起两侧的曲面外轮廓;所述导向杆穿过凸轮侧壁后与导向支撑架相连,所述导向杆与凸轮侧壁之间通过直线轴承相连,所述弹簧压缩块与所述导向杆滑动连接; 所述运动单元包括齿轮齿条外壳、齿轮、齿条、齿条导向圈,2套所述运动单元的齿轮齿条外壳分别与第一弹性单元的弹簧压缩块的两侧固定连接,所述齿条的第一端为自由端,设置在齿轮齿条外壳内,所述齿条的第二端伸出齿轮齿条外壳并与第二弹性单元的弹簧压缩块固定连接,所述齿条导向圈设置在齿轮齿条外壳内,用于引导定位齿条,2套运动单元的齿条平行设置,所述齿轮置于齿轮齿条外壳内,且齿轮与齿条啮合; 所述自锁机构与运动单元适配,用于带动齿轮转动,齿条与所述齿轮相向运动,进而带动第一弹性单元和第二弹性单元的弹簧压缩块运动以改变第一弹性单元和第二弹性单元的弹簧结构的势能; 所述自锁机构包括螺杆、螺帽、手柄、弹簧压缩件、直线弹簧和自锁外壳;所述螺杆的第一端伸入凸轮内,所述螺杆的第二端设置在凸轮以外,所述2套运动单元的齿轮与所述螺杆相连,所述凸轮侧壁上设有穿越口,所述自锁外壳与2套运动单元中距离穿越口最近的齿轮齿条外壳相连,所述自锁外壳被容纳于穿越口中;所述弹簧压缩件与螺杆相连,所述直线弹簧套设在螺杆上,所述直线弹簧的两端分别与弹簧压缩件的第一端和齿轮齿条外壳相接触,所述弹簧压缩件和直线弹簧设置在自锁外壳与齿轮齿条外壳之间形成的容纳空间内,所述手柄和螺帽安装在螺杆的第二端并设置在自锁外壳与齿轮齿条外壳之间形成的容纳空间外,所述螺帽与手柄非固定连接,所述弹簧压缩件的第二端设有与手柄适配的卡合结构,所述自锁外壳上设有适配弹簧压缩件第二端的开口,弹簧压缩件的第二端通过所述开口伸出自锁外壳; 当不对手柄施加外力时,在直线弹簧回复力的作用下弹簧压缩件贴紧自锁外壳,螺杆的转动角度被固定;当沿螺杆轴向向凸轮方向推动手柄时所述弹簧压缩件随之运动并压缩直线弹簧使得弹簧压缩件与自锁外壳分离;在弹簧压缩件与自锁外壳分离时所述弹簧压缩件的第二端与手柄在外力和直线弹簧回复力的作用下卡接,螺杆随所述手柄和弹簧压缩件的转动而转动,螺杆的转动带动所述齿轮转动。
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