正压变刚度关节

能耗降低75%

一种基于正压的变刚度关节，锁定扭矩可通过气压连续调节，相较于力矩电机显著降低能耗，可用于可锁定下肢外骨骼以减轻蹲姿疲劳。

马卓 · 刘建彬 · Ma, Guoyu · Jingshuo, Gao · Chen, Baojun · 左思洋

Journal of Mechanisms and Robotics 2023

参数信息

锁定扭矩

26 Nm

调节时间

0.328 s

能耗降低

75.01 %

肌肉激活降低

35-60 %

技术优势

锁定零能耗

锁定状态由气压维持，不需要电机持续通电，因此在保持扭矩时几乎不耗能。

扭矩连续可调

通过调节气压，锁定扭矩可在0-26 Nm范围内无级变化，适应不同负载需求。

实际减负

穿戴外骨骼维持蹲姿时，肌肉激活降低35-60%，直接减轻长时间操作的疲劳。

应用场景

• 下肢外骨骼：作为关节部件集成，实现蹲姿锁定以减轻腿部负担。
• 工业支撑设备：工人长时间蹲姿作业时支撑体重，减少疲劳。
• 手术辅助装置：外科医生在狭窄空间保持姿势时提供支撑，减少肌肉疲劳。
• 可穿戴机器人：变刚度关节赋予可穿戴机器人低能耗锁定的能力。