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申请/专利权人：中国人民解放军东部战区总医院

摘要：本发明涉及外骨骼机器人领域，具体涉及一种拮抗式转矩和刚度可控的变刚度关节装置、控制方法。本发明将对输出关节输出转矩和输出刚度的控制，转换为了拮抗布置的两个变刚度单元转角的独立控制；本装置由于将测量力值转换为测量转角值，在控制时无需使用力传感器而使用旋转编码器即可，这使传感器更加容易标准化；变刚度单元采用旋转布置，体积尺寸小，形式紧凑，质量小，可以安装于狭小位置，结构无中间转换机构，如连杆和滑块等装置，结构较为简单；面对人机交互环境具有多样性和不确定性，本装置可以实现转矩和刚度的同时可控，更好的提高了外骨骼的环境顺应性和人机交互安全性。

主权项：1.一种拮抗式转矩和刚度可控的变刚度关节装置，其特征在于，包括鲍登绳线管、鲍登绳内线、输出单元、以及伸展侧的驱动单元、变刚度单元，屈曲侧的驱动单元、变刚度单元；其中，输出单元包括输出关节双槽轮、鲍登线管固定座、固定板，输出关节双槽轮与鲍登线管固定座均固定在固定板上；驱动单元包括驱动单元电机槽轮以及驱动单元电机，驱动单元电机槽轮固定在驱动单元电机上；在伸展侧，鲍登绳内线贯穿变刚度单元，一端固定在伸展侧的驱动单元电机槽轮上，另一端穿过鲍登线管固定座固定在输出关节双槽轮上，在屈曲侧，鲍登绳内线贯穿变刚度单元，一端固定在屈曲侧的驱动单元电机槽轮上，另一端穿过鲍登线管固定座固定在输出关节双槽轮上；屈曲侧和伸展侧鲍登绳内线传导给输出关节双槽轮的力，能够使得输出关节双槽轮沿屈曲侧和伸展侧两个方向旋转；在变刚度单元与鲍登线管固定座之间的鲍登绳内线外侧设置了鲍登绳线管；变刚度单元包括上保护盖组件、旋转式刚度调节组件，下保护盖组件，其中，上保护盖组件包括上保护盖、角位移编码器；旋转式刚度调节组件包括上固定盘、上旋转盘、下固定盘、下旋转盘；下保护盖组件包括下保护盖、下保护盖轴承；上固定盘与下固定盘均为中空结构；上固定盘与下固定盘之间在输入侧与输出侧分别设置两个滑轮，上固定盘与下固定盘之间通过滑轮的轴进行固定；上旋转盘设置在上固定盘的中空结构内，下旋转盘设置在下固定盘的中空结构内；上旋转盘与下旋转盘之间中心对称的设置了四个滑轮，上旋转盘与下旋转盘之间通过滑轮的轴进行固定；鲍登绳内线从上固定盘与下固定盘之间输入侧的两个滑轮之间进入，在上旋转盘与下旋转盘之间的四个滑轮上以Z字形缠绕，从上固定盘与下固定盘之间输出侧的两个滑轮之间穿出；上旋转盘中心上方固定了上转轴；上保护盖固定在上固定盘上，角位移编码器安装在上保护盖上方，上转轴穿过上保护盖与角位移编码器连接，使得角位移编码器能够与上旋转盘、下旋转盘同步转动；下旋转盘中心下方固定了下转轴，下转轴安装在下保护盖轴承内，下保护盖轴承安装在下保护盖上，下保护盖固定在下固定盘上；在上旋转盘与上固定盘之间，通过弹性机构连接，使得上旋转盘相对上固定盘转动时，弹性机构会产生与转动角度对应的阻力矩。

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