The invention relates to a piezoelectric variable stiffness elastic joint, which is composed of an upper shell, an inner connecting ring, four groups of piezoelectric actuator units, an elastic ring, a lower shell and a control calculator, wherein, four groups of piezoelectric actuator units are composed of a piezoelectric actuator, a rigid shell, a gasket and a cover plate. The elastic ring is connected with the lower shell by screws; the piezoelectric actuators of the four groups of piezoelectric actuators are pressed by the cover plate by four screws and connected on the elastic ring by screws and connected with the inner connecting ring; the inner connecting ring is connected with the upper shell by screws. The piezoelectric actuator is connected with the control calculator through the signal transmission line, and the control calculator controls the piezoelectric actuator to generate the radial force, change the tensile force of the elastic ring sheet structure, and then change the torsional rigidity of the elastic joint; the invention adopts the compact folding structure, flexible interface, and improves the torsional rigidity between the driving motor and the load through real-time adjustment The control accuracy and stability of the motor are ensured, and the safety of human-computer interaction is ensured.
【技术实现步骤摘要】
一种压电式变刚度弹性关节
本专利技术涉及一种压电式变刚度弹性关节,可用于对航天器、机器人的电机与负载之间的扭转刚度进行动态调节,提高电机的控制精度和稳定度,使之可以完成更为精细的人机交互操作。
技术介绍
目前的航天器大多都属于大型柔性展开式机构,且带有大量的光学元件,它们对指向精度和稳定度均提出了很高的要求。这种大型柔性展开机构由于尺寸大、刚度低、阻尼小的特点,在受到外部扰动时,产生的振动难以衰减并会与执行机构发生耦合,经结构传递至卫星后,将影响卫星中精密光学仪器的性能指标。同时,现代机器人将更多地融入到人们生活中,需要参与更多人机交互任务,传统机器人关节由于扭转刚度无法调节,导致其完成人机交互过程中的精细操作时,精度、稳定度较差,安全性不足。为了提高航天器中柔性结构的控制精度,为了提高机器人的调节精度和稳定度,保证人机交互时的安全性,需在使用过程中动态调节关节的扭转刚度,以适应不同的应用场景和作业要求。目前,国内外尚未见有关此类压电式变刚度弹性关节的文献报导。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种压电式变刚度弹性关节,可在电机驱动负载过程中动态调节柔性关节的扭转刚度,从而提高电机的控制精度和稳定度,保证人机交互任务中的安全性。本专利技术要解决其技术问题所采用的技术方案是:一种压电式变刚度弹性关节;该机构由上外壳(1)、内连接环(2)、四组压电作动单元、弹性环(3)、下外壳(4)和控制计算器(9);四组压电作动单元由压电作动器(6)、刚性 ...
【技术保护点】
1.一种压电式变刚度弹性关节,其特征在于,包括:上外壳(1)、内连接环(2)、四组压电作动单元、弹性环(3)、下外壳(4)和控制计算器(9);四组压电作动单元由压电作动器(6)、刚性外壳(7)、垫片(8)和盖板(5)组成;弹性环(3)通过四个螺钉与下外壳(4)连接;四组压电做动单元的压电作动器(6)安置于刚性外壳(7)的凹槽内,垫片(8)套在刚性外壳(7)外侧的较细一端,再通过四个螺钉由盖板(5)压紧并连接在弹性环(3)上,通过螺钉与内连接环(2)连接;内连接环(2)通过螺钉与上外壳(1)连接;压电作动器(6)通过信号传输线与控制计算器(9)连接,由控制计算器(9)给出控制信号并解算放大,以动态调节变刚度弹性关节的扭转刚度;弹性环(3)采用中空折叠结构,并具备八个薄片结构;八个薄片结构均分为四组沿径向均匀布置在弹性环(3)中部;变刚度弹性关节在工作时,控制计算器(9)给出经解算放大的信号后,压电作动器(6)产生沿径向的力,改变弹性环(3)的八个薄片结构所受拉力的大小,使弹性环(3)的刚度发生改变,进而改变了变刚度弹性关节的扭转刚度;同时弹性环(3)采用中空折叠结构,使整体结构紧凑。/n
【技术特征摘要】
1.一种压电式变刚度弹性关节,其特征在于,包括:上外壳(1)、内连接环(2)、四组压电作动单元、弹性环(3)、下外壳(4)和控制计算器(9);四组压电作动单元由压电作动器(6)、刚性外壳(7)、垫片(8)和盖板(5)组成;弹性环(3)通过四个螺钉与下外壳(4)连接;四组压电做动单元的压电作动器(6)安置于刚性外壳(7)的凹槽内,垫片(8)套在刚性外壳(7)外侧的较细一端,再通过四个螺钉由盖板(5)压紧并连接在弹性环(3)上,通过螺钉与内连接环(2)连接;内连接环(2)通过螺钉与上外壳(1)连接;压电作动器(6)通过信号传输线与控制计算器(9)连接,由控制计算器(9)给出控制信号并解算放大,以动态调节变刚度弹性关节的扭转刚度;弹性环(3)采用中空折叠结构,并具备八个薄片结构;八个薄片结构均分为四组沿径向均匀布置在弹性环(3)中部;变刚度弹性关节在工...
【专利技术属性】
技术研发人员:王光远,郑照明月,刘飞虎,
申请(专利权)人:王光远,
类型:发明
国别省市:北京;11
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