清华大学程嘉获国家专利权
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龙图腾网获悉清华大学申请的专利一种自适应变刚度的并联型驱动模组及其应用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:CN119658744B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-08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:202411835171.6,技术领域涉及:B25J19/00;该发明授权一种自适应变刚度的并联型驱动模组及其应用是由程嘉;贾炎冰;季林红设计研发完成,并于2024-12-13向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种自适应变刚度的并联型驱动模组及其应用在说明书摘要公布了:本公开提供的一种自适应变刚度的并联型驱动模组,包括机架及位于其内的驱动单元、变刚度单元和控制单元;驱动单元包括中心轴和驱动电机,驱动电机的输出端与机架上的外接端连接;变刚度单元包括非线性弹性元件和刚度调节组件,非线性弹性元件包括通过刚度调节组件并联连接的两个子卷簧,刚度调节组件还与中心轴连接,将载体的负载通过中心轴传递的力矩作用于非线性弹性元件,刚度调节组件对非线性弹性元件外端进行单向或双向锁止以及预紧或卸载,以平衡相应的负载力矩并使载体达到期望的工作角度;控制单元用于控制刚度调节组件和驱动电机,使负载、非线性弹性元件和驱动电机的力矩达到平衡,在为载体提供动力的同时实现对不同负载的自适应调节。
本发明授权一种自适应变刚度的并联型驱动模组及其应用在权利要求书中公布了:1.一种自适应变刚度的并联型驱动模组,其特征在于,包括机架,以及布设于所述机架内的驱动单元、并联型变刚度单元和控制单元; 所述机架,包括机架本体和设置于机架本体上的外接端,通过外接端接入载体的负载,并对所述载体提供动力; 所述驱动单元,包括同轴设置的中心轴和驱动电机,所述驱动电机输出的动力通过所述中心轴传递至所述外接端; 所述并联型变刚度单元,包括非线性弹性元件和刚度调节组件,所述非线性弹性元件由通过所述刚度调节组件并联连接且具有相同工作圈数的第一子卷簧和第二子卷簧组成,所述刚度调节组件还与所述中心轴连接,负载力矩通过所述中心轴传递至所述刚度调节组件,再将力矩作用于各子卷簧的内端,所述刚度调节组件通过对所述非线性弹性元件的外端进行单向或双向锁止,以改变各子卷簧的工作圈数和输出扭矩,从而平衡相应的负载力矩,所述刚度调节组件通过对各子卷簧的外端进行预紧或卸载,使载体达到期望的工作角度; 所述控制单元,用于根据所述驱动电机的电流信号及所述中心轴的转角信号控制所述刚度调节组件和所述驱动电机,使负载力矩、非线性弹性元件的力矩和驱动电机的输出力矩三者之间达到平衡,在为载体提供动力的同时实现对不同负载的自适应调节; 所述第一子卷簧相对于所述第二子卷簧更靠近所述中心轴设置,各子卷簧均为线性卷簧,或者均为非线性卷簧,或者其中一个为线性卷簧、另一个非线性卷簧;所述非线性卷簧为由多个卷簧段通过首尾相接且一体成型的平面涡卷弹簧,且相邻两卷簧段的刚度不同;所述刚度调节组件包括第一刚度调节机构和第二刚度调节机构;所述机架本体内设有与所述机架本体固定连接的隔板; 所述第一刚度调节机构包括第一子卷簧锁定件和第一子卷簧固定架,所述第一刚度调节机构和所述第一子卷簧位于所述隔板面向所述中心轴的一侧,所述第二刚度调节机构包括第二子卷簧锁定件和第二子卷簧固定架,所述第二刚度调节机构和所述第二子卷簧位于所述隔板背向所述中心轴的一侧;各子卷簧锁定件均分别包括棘轮棘爪机构及配套设置的止动开关和复位弹簧,各棘轮棘爪机构共用一棘轮轴,所述棘轮轴与中心轴共轴且固定连接并与机架本体可转动地连接,第一棘轮棘爪机构连接于第一子卷簧的外端与所述隔板的下端面之间,第二棘轮棘爪机构连接于第二子卷簧的外端与机架本体的顶盖的下端面之间;各复位弹簧始终保持压缩状态,用于为相应止动棘爪提供向各自棘轮方向靠近的作用力;在对所述非线性弹性元件的调节过程中,各止动开关根据所述控制单元的指令使各棘轮仅能沿相同的单一方向运动,使两子卷簧的工作圈数均增大或均减小,直至负载力矩、非线性弹性元件的力矩和驱动电机的输出力矩三者之间达到平衡时,所述控制单元控制相应的止动开关使两子卷簧的外端被锁止。
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