CN101890725B - 一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，该仿生关节中的双端输出轴电机(5)的一端与A联轴器(6)连接，A联轴器(6)通过设有的两个定位滑槽与柔性转动件(1、2)连接；双端输出轴电机(5)的另一端与B联轴器(7)连接，B联轴器(7)通过设有的两个定位滑槽与柔性转动件(3、4)连接；然后在外部套上封装套筒(8)，并在封装套筒(8)的两端安装上端盖(9、10)。本发明在双端输出电机转动一个角度下，将动力输出至各自的柔性转动件，从而使柔性转动件在转矩的作用下转动一个角度，在仿生关节回摆的半个周期内，电机不工作，而通过柔性转动件所存在的弹性势能恢复运动的初始状态。本发明中的柔性转动件为单向运动，通过联轴器实现了顺、逆时针的两个方向转动的互不干涉。

Description

一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节

技术领域

本发明涉及一种适用于仿生机器人的仿生关节，更特别地说，是指一种能够实现主动控制仿生关节精确控制的能力和被动柔性仿生关节力学仿生的嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节。

背景技术

在陆生动物仿生机器人研究领域，作为运动最直接的执行者——仿生腿，其性能优劣直接影响仿生学研究。基于此，腿式机器人的研究占据着举足轻重的地位，而腿的柔性尤其是膝关节的柔性，对仿生机器人的动力学性能有着较大的影响。过去较长的一个时期，对机械腿(尤其是步行机械腿)的研究主要是关节主动控制的刚性腿。

主动关节在关节部位布置驱动器，可以实现精确的控制，但这种关节力学仿生性能不佳。从生物力学的角度考虑，腿胫骨部分的运动更类似于一个单摆运动，而主动控制的膝关节，胫骨在动作和回复的两个阶段都需要做功，不但浪费了能量，也使得关节或者仿生腿的运动学性能与真实状况相去甚远。但由于其驱动器直接驱动关节，使得结构较为紧凑。

被动关节通常有集中在臀关节的驱动器进行驱动，通过弹簧等弹性部件将动力输出至膝关节或者踝关节，在不做功阶段，依靠弹簧的弹性势能和重力势能使其恢复初始状态，这种运动方式更加符合运动学意义上的仿生。

发明内容

本发明的目的是提供一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，该仿生关节采用双端输出轴电机作为动力输出元件，替代以往为了实现柔性控制而采用的气动人工肌肉；通过具有定位滑槽的联轴器实现柔性转动单元与电机的连接，在电机的顺、逆方向转动时，驱动不同的柔性转动单元运动从而实现了仿生机器人关节的运动。

本发明的一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，包括有A柔性转动件、B柔性转动件、C柔性转动件、D柔性转动件、双端输出轴电机、A联轴器、B联轴器、封装套筒、A端盖和B端盖；其中，A柔性转动件与D柔性转动件的结构相同，B柔性转动件与C柔性转动件的结构相同，A联轴器与B联轴器的结构相同，A端盖与B端盖的结构相同。

在双端输出轴电机的顺、逆时针方向的转动下，A柔性转动件与D柔性转动件保持一个方向运动，B柔性转动件与C柔性转动件保持另一个方向运动，即柔性转动件两两为单向运动。

本发明柔性仿生关节是一种集主动控制和柔性单元于一体的柔性关节，其具有以下优点：

①柔性转动单元采用一体化加工技术，减少了仿生机器人关节系统所需要的零件数量，提高了装配效率。

②柔性转动单元采用对称结构设计，配以具有定位滑槽的联轴器进行与电机装配，既可以实现关节的精确控制，又可以利用被动关节提高能量利用率、动力学性能更好等。

③这种一体化柔性仿生关节结构紧凑，避免了以往关节驱动器布置于关节外部的特点，使得避免了复杂的传动机构设计，降低了结构的复杂性，同时减小了系统体积。

④这种一体化柔性仿生关节可以在其内部集成更多的传感器，得到控制更智能、结构更仿生、力学更合理的智能型仿生关节。

⑤这种一体化柔性仿生关节集主动控制和被动控制相关优点于一身。

附图说明

图1是本发明的嵌入驱动器式柔性仿生关节的结构图。

图1A是图1的后视图。

图1B是图1的分解图。

图2是本发明的A柔性转动件的正视图。

图2A是本发明的D柔性转动件的正视图。

图3是本发明的B柔性转动件的正视图。

图3A是本发明的C柔性转动件的正视图。

图4是本发明的A联轴器的结构图。

图4A是本发明的A联轴器的另一视角的结构图。

图5是本发明的B联轴器的结构图。

图5A是本发明的B联轴器的另一视角的结构图。

1.A柔性转动件   101.A弹性簧片  102.B弹性簧片   103.C弹性簧片  104.D弹性簧片

105.E弹性簧片   106.F弹性簧片  107.A转动支撑   108.B转动支撑  109.C转动支撑

110.A中间转动支撑              111.A环形连接块                112.A挡块

2.B柔性转动件  201.G弹性簧片  202.H弹性簧片  203.I弹性簧片  204.J弹性簧片

205.K弹性簧片  206.L弹性簧片  207.D转动支撑  208.E转动支撑  209.F转动支撑

210.B中间转动支撑             211.B环形连接块               212.B挡块

3.C柔性转动件  301.M弹性簧片  302.N弹性簧片  303.O弹性簧片  304.P弹性簧片

305.Q弹性簧片  306.R弹性簧片  307.G转动支撑  308.H转动支撑  309.I转动支撑

310.C中间转动支撑             311.C环形连接块               312.C挡块

4.D柔性转动件  401.S弹性簧片  402.T弹性簧片  403.U弹性簧片  404.V弹性簧片

405.W弹性簧片  406.X弹性簧片  407.J转动支撑  408.K转动支撑  409.L转动支撑

410.D中间转动支撑             411.D环形连接块               412.D挡块

5.双端输出轴电机              51.A输出轴     52.B输出轴

6.A联轴器     61.A定位滑槽    611.A限位面板

62.B定位滑槽  621.C限位面板   622.D限位面板  63.C通孔       64.键

7.B联轴器     71.C定位滑槽    711.E限位面板

72.D定位滑槽  721.G限位面板   722.H限位面板  73.D通孔       74.键

8.封装套筒    9.A端盖         9A.A通孔       10.B端盖       10A.B通孔

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明。

嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节作为一种新型的仿生柔性关节，可以实现其转动自由度上的主动控制和柔性仿生，该关节可以作为仿生膝关节、仿生踝关节、仿生腕关节等，在仿生机器人研究中，具有新的理论研究和应用价值。

参见图1B所示，本发明的一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，包括有A柔性转动件1、B柔性转动件2、C柔性转动件3、D柔性转动件4、双端输出轴电机5、A联轴器6、B联轴器7、封装套筒8、A端盖9和B端盖10；其中，A柔性转动件1与D柔性转动件4的结构相同(参见图2、图2A所示)，B柔性转动件2与C柔性转动件3的结构相同(参见图3、图3A所示)，A联轴器6与B联轴器7的结构相同(参见图4所示)，A端盖9与B端盖10的结构相同(参见图1、图1A、图1B所示)。

(一)A柔性转动件1

参见图2所示，A柔性转动件1为采用线切割技术加工成的一种一体成型件；A柔性转动件1上设有A弹性簧片101、B弹性簧片102、C弹性簧片103、D弹性簧片104、E弹性簧片105、F弹性簧片106、A转动支撑107、B转动支撑108、C转动支撑109、A中间转动支撑110、A环形连接块111和A挡块112；在初始安装时，A挡块112与A联轴器6的B定位滑槽62的C限位面板621接触；其中：

A转动支撑107、B转动支撑108和C转动支撑109的结构相同；

A弹性簧片101、C弹性簧片103和E弹性簧片105的结构相同；

B弹性簧片102、D弹性簧片104和F弹性簧片106的结构相同；

A中间转动支撑110的外缘上均匀设有B弹性簧片102、D弹性簧片104和F弹性簧片106；

A环形连接块111的内缘上均匀设有A弹性簧片101、C弹性簧片103和E弹性簧片105。

以弹性簧片为连接方式对A柔性转动件1的连接关系进行详细说明：

A弹性簧片101的一端与A环形连接块111相连，A弹性簧片101的另一端与A转动支撑107相连；A弹性簧片101的弧长为A转动支撑107圆周周长的一半。

C弹性簧片103的一端与A环形连接块111相连，C弹性簧片103的另一端与B转动支撑108相连；C弹性簧片103的弧长为C转动支撑108圆周周长的一半。

E弹性簧片105的一端与A环形连接块111相连，E弹性簧片105的另一端与C转动支撑109相连；E弹性簧片105的弧长为C转动支撑109圆周周长的一半。

B弹性簧片102的一端与A转动支撑107相连，B弹性簧片102的另一端与A中间转动支撑110相连；B弹性簧片102的弧长为A中间转动支撑110的外环圆周周长的一半。

D弹性簧片104的一端与B转动支撑108相连，D弹性簧片104的另一端与A中间转动支撑110相连；D弹性簧片104的弧长为A中间转动支撑110的外环圆周周长的一半。

F弹性簧片106的一端与C转动支撑109相连，F弹性簧片106的另一端与A中间转动支撑110相连；F弹性簧片106的弧长为A中间转动支撑110的外环圆周周长的一半。

(二)B柔性转动件2

参见图3所示，B柔性转动件2为采用线切割技术加工成的一种一体成型件；B柔性转动件2上设有G弹性簧片201、H弹性簧片202、I弹性簧片203、J弹性簧片204、K弹性簧片205、L弹性簧片206、D转动支撑207、E转动支撑208、F转动支撑209、B中间转动支撑210、B环形连接块211和B挡块212；在初始安装时，B挡块212与A联轴器6的A定位滑槽61的A限位面板611接触；其中：

D转动支撑207、E转动支撑208和F转动支撑209的结构相同；

G弹性簧片201、I弹性簧片203和K弹性簧片205的结构相同；

H弹性簧片202、J弹性簧片204和L弹性簧片206的结构相同；

B中间转动支撑210的外缘上均匀设有H弹性簧片202、J弹性簧片204和L弹性簧片206；

B环形连接块211的内缘上均匀设有G弹性簧片201、I弹性簧片203和K弹性簧片205。

以弹性簧片为连接方式对B柔性转动件2的连接关系进行详细说明：

G弹性簧片201的一端与B环形连接块211相连，G弹性簧片201的另一端与D转动支撑207相连；G弹性簧片201的弧长为D转动支撑207圆周周长的一半。

I弹性簧片203的一端与B环形连接块211相连，I弹性簧片203的另一端与E转动支撑208相连；I弹性簧片203的弧长为E转动支撑208圆周周长的一半。

K弹性簧片205的一端与B环形连接块211相连，K弹性簧片205的另一端与F转动支撑209相连；K弹性簧片205的弧长为F转动支撑209圆周周长的一半。

H弹性簧片202的一端与D转动支撑207相连，H弹性簧片202的另一端与B中间转动支撑210相连；H弹性簧片202的弧长为B中间转动支撑210的外环圆周周长的一半。

J弹性簧片204的一端与E环形连接块208相连，J弹性簧片204的另一端与B中间转动支撑210相连；J弹性簧片204的弧长为B中间转动支撑210的外环圆周周长的一半。

L弹性簧片206的一端与F环形连接块209相连，L弹性簧片206的另一端与B中间转动支撑210相连；L弹性簧片206的弧长为B中间转动支撑210的外环圆周周长的一半。

(三)C柔性转动件3

参见图3A所示，C柔性转动件3为采用线切割技术加工成的一种一体成型件，C柔性转动件3上设有M弹性簧片301、N弹性簧片302、O弹性簧片303、P弹性簧片304、Q弹性簧片305、R弹性簧片306、G转动支撑307、H转动支撑308、I转动支撑309、C中间转动支撑310、C环形连接块311和C挡块312；在初始安装时，C挡块312与B联轴器7的D定位滑槽72的G限位面板621接触；其中：

G转动支撑307、H转动支撑308和I转动支撑309的结构相同；

M弹性簧片301、O弹性簧片303和Q弹性簧片305的结构相同；

N弹性簧片302、P弹性簧片304和R弹性簧片306的结构相同；

C中间转动支撑310的外缘上均匀设有N弹性簧片302、P弹性簧片304和R弹性簧片306；

C环形连接块311的内缘上均匀设有M弹性簧片301、O弹性簧片303和Q弹性簧片305。

以弹性簧片为连接方式对B柔性转动件2的连接关系进行详细说明：

以弹性簧片为连接方式对C柔性转动件3的连接关系进行详细说明：

M弹性簧片301的一端与C环形连接块311相连，M弹性簧片301的另一端与G转动支撑307相连；M弹性簧片301的弧长为G转动支撑307圆周周长的一半。

O弹性簧片303的一端与C环形连接块311相连，N弹性簧片303的另一端与H转动支撑308相连；N弹性簧片303的弧长为H转动支撑308圆周周长的一半。

Q弹性簧片305的一端与C环形连接块311相连，Q弹性簧片305的另一端与I转动支撑309相连；O弹性簧片305的弧长为I转动支撑309圆周周长的一半。

N弹性簧片302的一端与G转动支撑307相连，N弹性簧片302的另一端与C中间转动支撑310相连；N弹性簧片302的弧长为C中间转动支撑310的外环圆周周长的一半。

P弹性簧片304的一端与H转动支撑308相连，P弹性簧片304的另一端与C中间转动支撑310相连；P弹性簧片304的弧长为C中间转动支撑310的外环圆周周长的一半。

R弹性簧片306的一端与I转动支撑309相连，R弹性簧片306的另一端与C中间转动支撑310相连；R弹性簧片306的弧长为C中间转动支撑310的外环圆周周长的一半。

(四)D柔性转动件4

参见图2A所示，D柔性转动件4为采用线切割技术加工成的一种一体成型件；D柔性转动件4上设有S弹性簧片401、T弹性簧片402、U弹性簧片403、V弹性簧片404、W弹性簧片405、X弹性簧片406、J转动支撑407、K转动支撑408、L转动支撑409、D中间转动支撑410、D环形连接块411和D挡块412；在初始安装时，D挡块412与B联轴器7的C定位滑槽71的E限位面板(图5未示出)接触；其中：

J转动支撑407、K转动支撑408和L转动支撑409的结构相同；

S弹性簧片401、U弹性簧片403和W弹性簧片405的结构相同；

T弹性簧片402、V弹性簧片404和X弹性簧片406的结构相同；

D中间转动支撑410的外缘上均匀设有T弹性簧片402、V弹性簧片404和X弹性簧片406；

D环形连接块411的内缘上均匀设有S弹性簧片401、U弹性簧片403和W弹性簧片405。

以弹性簧片为连接方式对D柔性转动件4的连接关系进行详细说明：

S弹性簧片401的一端与D环形连接块411相连，S弹性簧片401的另一端与J转动支撑407相连；S弹性簧片401的弧长为J转动支撑407圆周周长的一半。

U弹性簧片403的一端与D环形连接块411相连，U弹性簧片403的另一端与K转动支撑408相连；U弹性簧片403的弧长为K转动支撑408圆周周长的一半。

W弹性簧片405的一端与D环形连接块411相连，W弹性簧片405的另一端与L转动支撑409相连；W弹性簧片405的弧长为L转动支撑409圆周周长的一半。

T弹性簧片402的一端与J转动支撑407相连，T弹性簧片402的另一端与D中间转动支撑410相连；T弹性簧片402的弧长为D中间转动支撑410的外环圆周周长的一半。

V弹性簧片404的一端与K转动支撑408相连，V弹性簧片404的另一端与D中间转动支撑410相连；V弹性簧片404的弧长为D中间转动支撑410的外环圆周周长的一半。

X弹性簧片406的一端与L转动支撑409相连，X弹性簧片406的另一端与D中间转动支撑410相连；X弹性簧片406的弧长为D中间转动支撑410的外环圆周周长的一半。

(五)双端输出轴电机5

在本发明中，双端输出轴电机5的A输出轴51定义为顺时针方向运动；双端输出轴电机5的B输出轴52定义为逆时针方向运动。

双端输出轴电机5的A输出轴51连接在A联轴器6的C通孔63内，且通过键64卡紧在A输出轴51上的键槽，从而实现A联轴器6与双端输出轴电机5的A输出轴51的安装。

双端输出轴电机5的B输出轴52连接在B联轴器7的D通孔73内，且通过键74卡紧在B输出轴52上的键槽，从而实现B联轴器7与双端输出轴电机5的B输出轴52的安装。

在本发明中，双端输出轴电机5的双端输出轴通过两个联轴器与4个柔性转动件装配在一起；在双端输出轴电机5的驱动下，两个联轴器以转动接触4个柔性转动件，从而减小了仿生关节的转动惯性。

(六)A联轴器6

参见图1B、图4、图4A所示，A联轴器6的两端设有结构相同的A定位滑槽61和B定位滑槽62，A定位滑槽61用于安装B柔性转动件2，B定位滑槽62用于安装A柔性转动件1。

A柔性转动件1上的A挡块112运行在B定位滑槽62内，且通过B定位滑槽62上设有的C限位面板621与D限位面板622作为A柔性转动件1的行程距离。

B柔性转动件2上的B挡块212运行在A定位滑槽61内，且通过A定位滑槽61上设有的A限位面板611与B限位面板(图中未示出)作为B柔性转动件2的行程距离。

(七)B联轴器7

参见图1B、图5、图5A所示，B联轴器7的两端设有结构相同的C定位滑槽71和D定位滑槽72，C定位滑槽71用于安装D柔性转动件4，D定位滑槽72用于安装C柔性转动件3。

C柔性转动件3上的C挡块312运行在D定位滑槽72内，且通过D定位滑槽72上设有的G限位面板721与H限位面板722作为C柔性转动件3的行程距离。

D柔性转动件4上的D挡块412运行在C定位滑槽71内，且通过C定位滑槽71上设有的E限位面板711与F限位面板(图中未示出)作为D柔性转动件4的行程距离。

(八)封装套筒8

参见图1B所示，封装套筒8的两端端面上分别设有多个螺纹孔，该螺纹孔用于与A端盖9或B端盖10上的螺纹孔相配合，然后通过螺钉实现了封装套筒8分别与A端盖9与B端盖10的安装。

(九)A端盖9

参见图1、图1B所示，A端盖9的中心开有A通孔9A。

(十)B端盖10

参见图1A、图1B所示，B端盖10的中心开有B通孔10A。

本发明嵌入驱动器式柔性仿生关节可以实现关节较大角度的转动，并在4个柔性转动件中弹性簧片所储存势能的作用下，实现初始状态位姿回复，从生物学角度而言，较之传统的仿生关节更具有力学仿生意义。

本发明嵌入驱动器式柔性仿生关节动作过程有：

(一)当双端输出轴电机5为逆时针方向转动时，即A输出轴51和B输出轴52同时沿逆时针方向转动，此时，套接在A联轴器6的B定位滑槽62上的A柔性转动件1与套接在B联轴器7的C定位滑槽71上的D柔性转动件4也同时沿逆时针方向转动；A柔性转动件1和D柔性转动件4组成一组柔性单元；该柔性单元的动作过程如下：

在双端输出轴电机5的驱动下，A柔性转动件1上的A中间转动支撑110转动，由于A中间转动支撑110转动使得B弹性簧片102、D弹性簧片104和F弹性簧片106在转动过程中逐步脱离A转动支撑107、B转动支撑108和C转动支撑109，并与A中间转动支撑110的外缘靠近；而A弹性簧片101、B弹性簧片103、C弹性簧片105将在A中间转动支撑110转动下，靠近A环形连接块111的内缘。由于D柔性转动件4与A柔性转动件1结构相同，且运动关系也相同，因此不对D柔性转动件4的运动作说明。

在本发明中，当通过控制电机转动到某一预定角度时，可以控制电机使其停转。这时，由于A柔性转动件1上的6个簧片的变形储能特性，使得A中间转动支撑110将向顺时针方向转动。本发明设计的嵌入驱动器式柔性仿生关节可以实现势能向动能的转化，从能量角度考虑。可以节约能量；从生物力学特性角度而言，可以很好的模拟关节运动。

(二)当双端输出轴电机5为顺时针方向转动时，即A输出轴51和B输出轴52同时沿顺时针方向转动，此时，套接在A联轴器6的A定位滑槽61上的B柔性转动件2与套接在B联轴器7的D定位滑槽72上的C柔性转动件3也同时沿顺时针方向转动；B柔性转动件2和C柔性转动件3组成另一组柔性单元；该柔性单元的动作过程如下：

在双端输出轴电机5的驱动下，B柔性转动件2上的B中间转动支撑210转动，由于B中间转动支撑210转动使得H弹性簧片202、J弹性簧片204和L弹性簧片206在转动过程中逐步脱离D转动支撑207、E转动支撑208和F转动支撑209，并与B中间转动支撑210的外缘靠近；而G弹性簧片201、I弹性簧片203、K弹性簧片205将在B中间转动支撑210转动下，靠近B环形连接块211的内缘。由于C柔性转动件3与B柔性转动件2结构相同，且运动关系也相同，因此不对C柔性转动件3的运动作说明。

在本发明中，当通过控制电机转动到某一预定角度时，可以控制电机使其停转。这时，由于B柔性转动件2上的6个簧片的变形储能特性，使得B中间转动支撑210将向逆时针方向转动。本发明设计的嵌入驱动器式柔性仿生关节可以实现势能向动能的转化，从能量角度考虑。可以节约能量；从生物力学特性角度而言，可以很好的模拟关节运动。

在本发明中，4个柔性转动件通过两个联轴器在电机的驱动下，可以实现两个方向上的关节主动控制和柔性恢复，其转动角度取决于柔性转动单元的簧片所决定的许用应力。

本发明的一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，该仿生关节采用内置电机驱动形式，有效地克服了采用外置电机驱动传动机构复杂，效率低的缺陷，具有结构紧凑、机构惯性小、传动效率高的特点；同时，本发明的机构形式也取代了以往基于气动和液压驱动方式的仿生关节，有效地改善了其机构复杂、应用范围有限的缺点。电机通过具有两个滑槽的联轴器与4个柔性转动件相连，可以实现两个方向上的精确转动与柔性恢复。

Claims (5)

1.一种嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，其特征在于：仿生关节包括有A柔性转动件(1)、B柔性转动件(2)、C柔性转动件(3)、D柔性转动件(4)、双端输出轴电机(5)、A联轴器(6)、B联轴器(7)、封装套筒(8)、A端盖(9)和B端盖(10)；其中，A柔性转动件(1)与D柔性转动件(4)的结构相同，B柔性转动件(2)与C柔性转动件(3)的结构相同，A联轴器(6)与B联轴器(7)的结构相同，A端盖(9)与B端盖(10)的结构相同；

A柔性转动件(1)上设有A弹性簧片(101)、B弹性簧片(102)、C弹性簧片(103)、D弹性簧片(104)、E弹性簧片(105)、F弹性簧片(106)、A转动支撑(107)、B转动支撑(108)、C转动支撑(109)、A中间转动支撑(110)、A环形连接块(111)和A挡块(112)；其中：

A转动支撑(107)、B转动支撑(108)和C转动支撑(109)的结构相同；

A弹性簧片(101)、C弹性簧片(103)和E弹性簧片(105)的结构相同；

B弹性簧片(102)、D弹性簧片(104)和F弹性簧片(106)的结构相同；

以弹性簧片为连接方式对A柔性转动件(1)的连接关系进行详细说明：

A弹性簧片(101)的一端与A环形连接块(111)相连，A弹性簧片(101)的另一端与A转动支撑(107)相连；A弹性簧片(101)的弧长为A转动支撑(107)圆周周长的一半；

C弹性簧片(103)的一端与A环形连接块(111)相连，C弹性簧片(103)的另一端与B转动支撑(108)相连；C弹性簧片(103)的弧长为B转动支撑(108)圆周周长的一半；

E弹性簧片(105)的一端与A环形连接块(111)相连，E弹性簧片(105)的另一端与C转动支撑(109)相连；E弹性簧片(105)的弧长为C转动支撑(109)圆周周长的一半；

B弹性簧片(102)的一端与A转动支撑(107)相连，B弹性簧片(102)的另一端与A中间转动支撑(110)相连；B弹性簧片(102)的弧长为A中间转动支撑(110)的外环圆周周长的一半；

D弹性簧片(104)的一端与B转动支撑(108)相连，D弹性簧片(104)的另一端与A中间转动支撑(110)相连；D弹性簧片(104)的弧长为A中间转动支撑110的外环圆周周长的一半；

F弹性簧片(106)的一端与C转动支撑(109)相连，F弹性簧片(106)的另一端与A中间转动支撑(110)相连；F弹性簧片(106)的弧长为A中间转动支撑(110)的外环圆周周长的一半；

B柔性转动件(2)上设有G弹性簧片(201)、H弹性簧片(202)、I弹性簧片(203)、J弹性簧片(204)、K弹性簧片(205)、L弹性簧片(206)、D转动支撑(207)、E转动支撑(208)、F转动支撑(209)、B中间转动支撑(210)、B环形连接块(211)和B挡块(212)；其中：

D转动支撑(207)、E转动支撑(208)和F转动支撑(209)的结构相同；

G弹性簧片(201)、I弹性簧片(203)和K弹性簧片(205)的结构相同；

H弹性簧片(202)、J弹性簧片(204)和L弹性簧片(206)的结构相同；

以弹性簧片为连接方式对B柔性转动件(2)的连接关系进行详细说明：

G弹性簧片(201)的一端与B环形连接块(211)相连，G弹性簧片(201)的另一端与D转动支撑(207)相连；G弹性簧片(201)的弧长为D转动支撑(207)圆周周长的一半；

I弹性簧片(203)的一端与B环形连接块(211)相连，I弹性簧片(203)的另一端与E转动支撑(208)相连；I弹性簧片(203)的弧长为E转动支撑(208)圆周周长的一半；

K弹性簧片(205)的一端与B环形连接块(211)相连，K弹性簧片(205)的另一端与F转动支撑(209)相连；K弹性簧片(205)的弧长为F转动支撑(209)圆周周长的一半；

H弹性簧片(202)的一端与D转动支撑(207)相连，H弹性簧片(202)的另一端与B中间转动支撑(210)相连；H弹性簧片(202)的弧长为B中间转动支撑(210)的外环圆周周长的一半；

J弹性簧片(204)的一端与E环形连接块(208)相连，J弹性簧片(204)的另一端与B中间转动支撑(210)相连；J弹性簧片(204)的弧长为B中间转动支撑(210)的外环圆周周长的一半；

L弹性簧片(206)的一端与F环形连接块(209)相连，L弹性簧片(206)的另一端与B中间转动支撑(210)相连；L弹性簧片(206)的弧长为B中间转动支撑(210)的外环圆周周长的一半；

C柔性转动件(3)上设有M弹性簧片(301)、N弹性簧片(302)、O弹性簧片(303)、P弹性簧片(304)、Q弹性簧片(305)、R弹性簧片(306)、G转动支撑(307)、H转动支撑(308)、I转动支撑(309)、C中间转动支撑(310)、C环形连接块(311)和C挡块(312)；其中：

G转动支撑(307)、H转动支撑(308)和I转动支撑(309)的结构相同；

M弹性簧片(301)、O弹性簧片(303)和Q弹性簧片(305)的结构相同；

N弹性簧片(302)、P弹性簧片(304)和R弹性簧片(306)的结构相同；

以弹性簧片为连接方式对C柔性转动件(3)的连接关系进行详细说明：

M弹性簧片(301)的一端与C环形连接块(311)相连，M弹性簧片(301)的另一端与G转动支撑(307)相连；M弹性簧片(301)的弧长为G转动支撑(307)圆周周长的一半；

O弹性簧片(303)的一端与C环形连接块(311)相连，N弹性簧片(303)的另一端与H转动支撑(308)相连；N弹性簧片(303)的弧长为H转动支撑(308)圆周周长的一半；

Q弹性簧片(305)的一端与C环形连接块(311)相连，Q弹性簧片(305)的另一端与I转动支撑(309)相连；O弹性簧片(305)的弧长为I转动支撑(309)圆周周长的一半；

N弹性簧片(302)的一端与G转动支撑(307)相连，N弹性簧片(302)的另一端与C中间转动支撑(310)相连；N弹性簧片(302)的弧长为C中间转动支撑(310)的外环圆周周长的一半；

P弹性簧片(304)的一端与H转动支撑(308)相连，P弹性簧片(304)的另一端与C中间转动支撑(310)相连；P弹性簧片(304)的弧长为C中间转动支撑(310)的外环圆周周长的一半；

R弹性簧片(306)的一端与I转动支撑(309)相连，R弹性簧片(306)的另一端与C中间转动支撑(310)相连；R弹性簧片(306)的弧长为C中间转动支撑(310)的外环圆周周长的一半；

D柔性转动件(4)上设有S弹性簧片(401)、T弹性簧片(402)、U弹性簧片(403)、V弹性簧片(404)、W弹性簧片(405)、X弹性簧片(406)、J转动支撑(407)、K转动支撑(408)、L转动支撑(409)、D中间转动支撑(410)、D环形连接块(411)和D挡块(412)；其中：

J转动支撑(407)、K转动支撑(408)和L转动支撑(409)的结构相同；

S弹性簧片(401)、U弹性簧片(403)和W弹性簧片(405)的结构相同；

T弹性簧片(402)、V弹性簧片(404)和X弹性簧片(406)的结构相同；

以弹性簧片为连接方式对D柔性转动件(4)的连接关系进行详细说明：

S弹性簧片(401)的一端与D环形连接块(411)相连，S弹性簧片(401)的另一端与J转动支撑(407)相连；S弹性簧片(401)的弧长为J转动支撑(407)圆周周长的一半；

U弹性簧片(403)的一端与D环形连接块(411)相连，U弹性簧片(403)的另一端与K转动支撑(408)相连；U弹性簧片(403)的弧长为K转动支撑(408)圆周周长的一半；

W弹性簧片(405)的一端与D环形连接块(411)相连，W弹性簧片(405)的另一端与L转动支撑(409)相连；W弹性簧片(405)的弧长为L转动支撑(409)圆周周长的一半；

T弹性簧片(402)的一端与J转动支撑(407)相连，T弹性簧片(402)的另一端与D中间转动支撑(410)相连；T弹性簧片(402)的弧长为D中间转动支撑(410)的外环圆周周长的一半；

V弹性簧片(404)的一端与K转动支撑(408)相连，V弹性簧片(404)的另一端与D中间转动支撑(410)相连；V弹性簧片(404)的弧长为D中间转动支撑(410)的外环圆周周长的一半；

X弹性簧片(406)的一端与L转动支撑(409)相连，X弹性簧片(406)的另一端与D中间转动支撑(410)相连；X弹性簧片(406)的弧长为D中间转动支撑(410)的外环圆周周长的一半；

双端输出轴电机(5)的A输出轴(51)定义为顺时针方向运动；双端输出轴电机(5)的B输出轴(52)定义为逆时针方向运动；双端输出轴电机(5)的A输出轴(51)连接在A联轴器(6)的C通孔(63)内，且通过键(64)卡紧在A输出轴(51)上的键槽；双端输出轴电机(5)的B输出轴(52)连接在B联轴器(7)的D通孔(73)内，且通过键(74)卡紧在B输出轴(52)上的键槽；

A联轴器(6)的两端设有结构相同的A定位滑槽(61)和B定位滑槽(62)，A定位滑槽(61)用于安装B柔性转动件(2)，B定位滑槽(62)用于安装A柔性转动件(1)；A柔性转动件(1)上的A挡块(112)运行在B定位滑槽(62)内，且通过B定位滑槽(62)上设有的C限位面板(621)与D限位面板(622)作为A柔性转动件(1)的行程距离；B柔性转动件(2)上的B挡块(212)运行在A定位滑槽(61)内，且通过A定位滑槽(61)上设有的A限位面板(611)与B限位面板作为B柔性转动件(2)的行程距离；

B联轴器(7)的两端设有结构相同的C定位滑槽(71)和D定位滑槽(72)，C定位滑槽(71)用于安装D柔性转动件(4)，D定位滑槽(72)用于安装C柔性转动件(3)；C柔性转动件(3)上的C挡块(312)运行在D定位滑槽(72)内，且通过D定位滑槽(72)上设有的G限位面板(721)与H限位面板(722)作为C柔性转动件(3)的行程距离；D柔性转动件(4)上的D挡块(412)运行在C定位滑槽(71)内，且通过C定位滑槽(71)上设有的E限位面板(711)与F限位面板作为D柔性转动件(4)的行程距离；

封装套筒(8)内安装四个柔性转动件、两个联轴器和一个电机后，并在两端安装上A端盖(9)和B端盖(10)。

2.根据权利要求1所述的嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，其特征在于：在初始安装时，A柔性转动件(1)的A挡块(112)与A联轴器(6)的B定位滑槽(62)的C限位面板(62 1)接触；

B柔性转动件(2)的B挡块(212)与A联轴器(6)的A定位滑槽(61)的A限位面板(611)接触；

C柔性转动件(3)的C挡块(312)与B联轴器(7)的D定位滑槽(72)的G限位面板(721)接触；

D柔性转动件(4)的D挡块(412)与B联轴器(7)的C定位滑槽(71)的E限位面板(711)接触。

3.根据权利要求1所述的嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，其特征在于：在双端输出轴电机(5)的驱动下，四个柔性转动件在两个联轴器上的滑动，能够实现关节较大角度的转动，并在4个柔性转动件中弹性簧片所储存势能的作用下，实现初始状态位姿回复。

4.根据权利要求1所述的嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，其特征在于：当双端输出轴电机(5)为逆时针方向转动时，套接在A联轴器(6)的B定位滑槽(62)上的A柔性转动件(1)与套接在B联轴器(7)的C定位滑槽(71)上的D柔性转动件(4)也同时沿逆时针方向转动；A柔性转动件(1)和D柔性转动件(4)组成一组柔性单元；该柔性单元的动作过程如下：

在双端输出轴电机(5)的驱动下，A柔性转动件(1)上的A中间转动支撑(110)转动，由于A中间转动支撑(110)转动使得B弹性簧片(102)、D弹性簧片(104)和F弹性簧片(106)在转动过程中逐步脱离A转动支撑(107)、B转动支撑(108)和C转动支撑(109)，并与A中间转动支撑(110)的外缘靠近；而A弹性簧片(101)、B弹性簧片(103)、C弹性簧片(105)将在A中间转动支撑(110)转动下，靠近A环形连接块(111)的内缘。

5.根据权利要求1所述的嵌入驱动器式的主动控制柔性仿生关节，其特征在于：当双端输出轴电机(5)为顺时针方向转动时，套接在A联轴器(6)的A定位滑槽(61)上的B柔性转动件(2)与套接在B联轴器(7)的D定位滑槽(72)上的C柔性转动件(3)也同时沿顺时针方向转动；B柔性转动件(2)和C柔性转动件(3)组成另一组柔性单元；该柔性单元的动作过程如下：

在双端输出轴电机(5)的驱动下，B柔性转动件(2)上的B中间转动支撑(2 10)转动，由于B中间转动支撑(210)转动使得H弹性簧片(202)、J弹性簧片(204)和L弹性簧片(206)在转动过程中逐步脱离D转动支撑(207)、E转动支撑(208)和F转动支撑(209)，并与B中间转动支撑(210)的外缘靠近；而G弹性簧片(201)、I弹性簧片(203)、K弹性簧片(205)将在B中间转动支撑(210)转动下，靠近B环形连接块(211)的内缘。

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