一种力位独立控制直线型柔性驱动器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种力位独立控制直线型柔性驱动器，包括外壳、前端盖、后端盖、驱动电机、电磁斥力装置和输出端，本驱动器由于利用了磁场力平衡原理调节刚度，做到了位移、力彼此独立的控制。能在人机交互领域、仿生机器人领域、软材料抛光领域、骨骼康复领域等应用场合与软性介质更好的互动，实现刚度固定驱动器所无法满足的调节输出端接触力等需要。

【技术实现步骤摘要】
一种力位独立控制直线型柔性驱动器
本技术属于驱动器装置领域，具体涉及一种力位独立控制直线型柔性驱动器。
技术介绍
传统的直线型驱动器多采用刚度近似无穷大的结构，在用于人机交互、仿生机器人等场合时，往往需要输出力可变的弹性驱动效果，这是刚性驱动器无法满足的。现有的一种解决方式是在传统刚性驱动器末端加装弹簧和测力组件，通过改变弹簧的压缩量实现调节输出力效果，但弹簧压缩量调节的机构如需实现足够宽的可调力范围，需要加装导向部件等，设备将占用很大的空间。另一种解决方式是控制弹簧和驱动器轴线的角度，以实现弹簧力在驱动器轴线投影方向上的力可调，然而受到其三角函数关系的影响，变刚度范围和精度要求无法同时满足。因此，变刚度驱动器领域需要一种输出力调节范围大、精度高的直线型驱动器。
技术实现思路
本技术的目的在于利用电磁场力的平衡作用使直线型变刚度驱动器的输出实现精准定位和大范围输出力可调效果。本技术是通过以下技术方案实现的：一种力位独立控制直线型柔性驱动器，包括外壳、前端盖、后端盖、驱动电机、电磁斥力装置和输出端，前端盖、后端盖固定安装于外壳内，驱动电机设置于后端盖一侧，并与设置于前端盖、后端盖之间的滚珠丝杠相连接，滚珠丝杠与设置于电磁斥力装置上的丝杠螺母组成丝杠-螺母副，使设置于前端盖、后端盖之间的电磁斥力装置可沿滚珠丝杠及两端与前端盖、后端盖固定连接的固定导轨滑动，输出端设置于前端盖一侧；所述电磁斥力装置包括2个电磁铁安装座、2组线圈、电源、电磁铁安装座连接柱、永磁铁安装座和一块永磁铁，2块电磁铁安装座可滑动的安装于滚珠丝杠及固定导轨上且分别与2个丝杠螺母固定连接，在2块电磁铁安装座内分别设置有独立与电源连通的2组线圈，在2个电磁铁安装座之间设置电磁铁安装座连接柱以使受到滚珠丝杠的驱动力时2个电磁铁安装座及电磁铁安装座连接柱整体同步发生位移，永磁铁安装座设置于2个电磁铁安装座之间的滚珠丝杠上，永磁铁安装座一端设置永磁铁，永磁铁安装座与滑动导轨固定连接，滑动导轨与输出端固定连接。在上述技术方案中，所述电源座设置于外壳的底部，在电源座内设置电源。在上述技术方案中，所述电源包括与驱动电机相连为其提供电力的电机电源，及分别与2块电磁铁安装座内2组线圈相连通的第一电磁铁电源、第二电磁铁电源。在上述技术方案中，所述电机电源控制端连接外界控制端口。在上述技术方案中，所述第一电磁铁电源、第二电磁铁电源使用柔性电线分别连接2组电磁铁线圈两端，通过接入控制端的两组控制信号实现两电源输出电压的变化，两电源各自连接的线圈中的电流随其电压变化，电磁铁磁力随之改变。在上述技术方案中，所述第一电磁铁电源、第二电磁铁的连接导线依次穿过外壳底部的电缆孔、外壳后端盖上的电缆孔、电磁铁安装座上的电缆孔后分别与电磁铁安装座内的线圈相连通。在上述技术方案中，所述外壳的截面呈八边形，由两部分相互对称的半八棱柱结构对接并通过设置于其两侧法兰上的外壳连接螺栓固定组成。在上述技术方案中，所述后端盖、前端盖和外壳的截面具有相同的形状，前端盖通过前端盖固定螺栓与外壳连接固定，后端盖通过后端盖固定螺栓与与外壳连接固定。在上述技术方案中，所述永磁铁安装座通过设置于其两端的销与滑动导轨固定连接。在上述技术方案中，所述丝杠螺母通过螺栓分别与两个电磁铁安装座同轴安装。本技术的优点和有益效果为：本驱动器由于利用了磁场力平衡原理调节刚度，做到了位移、力彼此独立的控制。能在人机交互领域、仿生机器人领域、软材料抛光领域、骨骼康复领域等应用场合与软性介质更好的互动，实现刚度固定驱动器所无法满足的调节输出端接触力等需要。附图说明图1为驱动器外部结构示意图。图2为驱动器内部结构示意图。图3为电磁斥力装置局部结构示意图。图4为电磁铁、永磁铁与控制电路连接示意图。其中：1-1为输出端，1-2为外壳，1-3为后端盖固定螺栓，1-4为外壳连接螺栓，1-5为前端盖固定螺栓，1-6为电源座，1-7为电源座固定螺栓，1-8为电源；2-1为驱动电机，2-2为后端盖，2-3为电磁铁安装座，2-4为永磁铁安装座，2-5为电磁铁安装座连接柱，2-6为前端盖，2-7为支座法兰；3-1为键，3-2为滚珠丝杠，3-3为滑块，3-4为线圈，3-5为永磁铁，3-6为永磁铁安装盒，3-7为固定丝杠螺母用螺栓，3-8为丝杠螺母，3-9为固定导轨，3-10为轴承，3-11为固定支座法兰用螺栓；4-1为销，4-2为滑动导轨。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，可以根据以上附图获得其他的相关附图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术方案，下面结合具体实施例进一步说明本技术的技术方案。实施例1一种力位独立控制直线型柔性驱动器，包括外壳1-2、前端盖2-6、后端盖2-2、驱动电机2-1、输出端1-1和电磁斥力装置，前端盖、后端盖固定安装于外壳内，驱动电机设置于后端盖一侧，并与设置于前端盖、后端盖之间的滚珠丝杠3-2相连接，滚珠丝杠与设置于电磁斥力装置上的丝杠螺母3-8组成丝杠-螺母副，使设置于前端盖、后端盖之间的电磁斥力装置可沿滚珠丝杠及两端与前端盖、后端盖固定连接的固定导轨3-9滑动，输出端设置于前端盖一侧；所述电磁斥力装置包括2个电磁铁安装座2-3、2组线圈3-4、电源1-8、电磁铁安装座连接柱2-5、永磁铁安装座2-4和一块永磁铁3-6，2块电磁铁安装座可滑动的安装于滚珠丝杠及固定导轨上且分别与2个丝杠螺母固定连接，在2块电磁铁安装座内分别设置有独立与电源连通的2组线圈，在2个电磁铁安装座之间设置电磁铁安装座连接柱以使受到滚珠丝杠的驱动力时2个电磁铁安装座及电磁铁安装座连接柱整体发生位移，永磁铁安装座设置于2个电磁铁安装座之间的滚珠丝杠上，永磁铁安装座内设置永磁铁，永磁铁安装座与滑动导轨固定连接，滑动导轨与输出端固定连接。所述电源座设置于外壳的底部，在电源座内设置电源。所述电源包括与驱动电机相连为其提供电力的电机电源，及分别与2块电磁铁安装座内2组线圈相连通的第一电磁铁电源、第二电磁铁电源。所述电机电源输入端连接外界控制端口。所述第一电磁铁电源、第二电磁铁电源使用柔性电线分别连接2组电磁铁线圈两端，并通过通过接入来自控制端的两组控制信号，实现两电源输出电压的变化，线圈中的电流随其电压变化，电磁铁磁力随之改变。所述第一电磁铁电源、第二电磁铁的连接导线依次穿过外壳底部的电缆孔、外壳后端盖上的电缆孔、电磁铁安装座上的电缆孔后分别与电磁铁安装座内的线圈相连通。所述外壳的截面呈八边形，由两部分相互对称的半八棱柱结构对接并通过设置于其两侧法兰上的外壳连接螺栓1-4固定组成。所述后端盖、前端盖和外壳的截面具有相同的形状，前端盖通过前端盖固定螺栓1-5与外壳连接固定，后端盖通过后端盖固定螺栓1-3与与外壳连接固定。所述永磁铁安装座通过设置于其两端的销4-1与滑动导轨固定连接。所述丝杠螺母通过螺栓分别与两个电磁铁安装座同轴安装。实施例2本驱动器主要由滚珠丝杠、丝杠螺母、电磁铁安装座、环形磁铁、电磁铁安装座端盖、电磁铁安装座连接柱、线圈、直线轴承、滑块、控制端、电源、传感模块和一些辅助部件构成。滚珠丝杠和两个相对布置的丝杠螺母组成丝杠-螺母副，用于控制驱动器的位移。滚珠丝杠前端与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种力位独立控制直线型柔性驱动器，其特征在于：包括外壳、前端盖、后端盖、驱动电机、电磁斥力装置和输出端，前端盖、后端盖固定安装于外壳内，驱动电机设置于后端盖一侧，并与设置于前端盖、后端盖之间的滚珠丝杠相连接，滚珠丝杠与设置于电磁斥力装置上的丝杠螺母组成丝杠‑螺母副，使设置于前端盖、后端盖之间的电磁斥力装置可沿滚珠丝杠及两端与前端盖、后端盖固定连接的固定导轨滑动，输出端设置于前端盖一侧；所述电磁斥力装置包括2个电磁铁安装座、2组线圈、电源、电磁铁安装座连接柱、永磁铁安装座和一块永磁铁，2块电磁铁安装座可滑动的安装于滚珠丝杠及固定导轨上且分别与2个丝杠螺母固定连接，在2块电磁铁安装座内分别设置有独立与电源连通的2组线圈，在2个电磁铁安装座之间设置电磁铁安装座连接柱以使受到滚珠丝杠的驱动力时2个电磁铁安装座及电磁铁安装座连接柱整体同步发生位移，永磁铁安装座设置于2个电磁铁安装座之间的滚珠丝杠上，永磁铁安装座一端设置永磁铁，永磁铁安装座与滑动导轨固定连接，滑动导轨与输出端固定连接。

【技术特征摘要】
1.一种力位独立控制直线型柔性驱动器，其特征在于：包括外壳、前端盖、后端盖、驱动电机、电磁斥力装置和输出端，前端盖、后端盖固定安装于外壳内，驱动电机设置于后端盖一侧，并与设置于前端盖、后端盖之间的滚珠丝杠相连接，滚珠丝杠与设置于电磁斥力装置上的丝杠螺母组成丝杠-螺母副，使设置于前端盖、后端盖之间的电磁斥力装置可沿滚珠丝杠及两端与前端盖、后端盖固定连接的固定导轨滑动，输出端设置于前端盖一侧；所述电磁斥力装置包括2个电磁铁安装座、2组线圈、电源、电磁铁安装座连接柱、永磁铁安装座和一块永磁铁，2块电磁铁安装座可滑动的安装于滚珠丝杠及固定导轨上且分别与2个丝杠螺母固定连接，在2块电磁铁安装座内分别设置有独立与电源连通的2组线圈，在2个电磁铁安装座之间设置电磁铁安装座连接柱以使受到滚珠丝杠的驱动力时2个电磁铁安装座及电磁铁安装座连接柱整体同步发生位移，永磁铁安装座设置于2个电磁铁安装座之间的滚珠丝杠上，永磁铁安装座一端设置永磁铁，永磁铁安装座与滑动导...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海涛，魏天元，刘玉华，汪雨，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：新型
国别省市：天津,12