本发明涉及机器人关节，具体涉及一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节及工作方法。
背景技术：
1、随着人类对工业、生活、军事等方面的需求不断多样化，适应复杂力学环境的新型变构型机构应运而生，包括模块化自组装机器人等。在变构型机构中往往存在若干运动副，其作用是实现机构折展和锁解运动及力的传递，其中回转关节是最常见的运动副结构形式。回转关节是变构型机构实现运动的结构基础，其刚度特性是影响机构静态或动态特性的重要因素。回转关节的刚度对系统特性的影响是多方面的、非线性的、随具体场景而变化的。例如，在多自由度机械臂中，传统的刚性回转关节能够承受较高的负载，具有高响应速度，能够保证位置的准确性，但易产生冲击和振动，对系统安全性造成不利影响。为了保证变构型机构能够更好地适应环境，需要研制出满足要求的变刚度柔顺关节。
2、目前大多数的变刚度柔顺关节的刚度调节机构的调刚特性为固定的，不可以同时满足精细刚度调节和大范围刚度调节。
技术实现思路
1、因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的变刚度柔顺关节的刚度调节机构的调刚特性为固定的，不可以同时满足精细刚度调节和大范围刚度调节的问题，从而提供一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节及工作方法。
2、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，包括：圆筒外壳，所述圆筒外壳上设有多个滑动槽，所述圆筒外壳内部设有整体旋转组件，所述整体旋转组件位于所述圆筒外壳的一端，且与所述圆筒外壳连接，所述整体旋转组件用于带动所述圆筒外壳整体旋转；柔性输出组件，设于所述圆筒外壳的中部，所述柔性输出组件包括输出圆盘和引出件，所述输出圆盘与所述圆筒外壳连接，所述引出件均设于所述输出圆盘上，所述引出件插入至所述滑动槽内，所述引出件与外部负载连接；刚度粗调组件和刚度细调组件，设于所述输出圆盘的两侧，所述刚度细调组件靠近所述整体旋转组件一侧设置。
3、进一步地，所述整体旋转组件包括无框电机、细调电机座、承力大轴承、细调模块固定盘，圆筒外壳、定子抱闸件；所述无框电机的定子通过三个定子抱闸件与承力大轴承的内圈固定连接，所述无框电机的转子与细调电机座固定连接，所述细调电机座设于所述细调模块固定盘上，所述细调模块固定盘与圆筒外壳连接，所述无框电机的转子通过细调电机座带动圆筒外壳完成整体旋转。
4、进一步地，所述柔性输出组件包括输出圆盘、u型弹簧、等截面轴承，所述u型弹簧与输出圆盘连接，所述输出圆盘与等截面轴承的内圈固定连接，所述等截面轴承的外圈与圆筒外壳连接，所述引出件与输出圆盘连接。
5、进一步地，所述u型弹簧具有两个，两个所述u型弹簧对称设于所述输出圆盘上。
6、进一步地，所述刚度粗调组件包括粗调电机、粗调电机座、粗调模块固定盘、粗调导轨、粗调齿轮、带立柱粗调齿条；所述粗调电机的定子与粗调电机座连接，所述粗调电机座设于粗调模块固定盘上，两根所述粗调导轨对称设于粗调模块固定盘上，所述带立柱粗调齿条与两根粗调导轨通过滑块进行连接，所述粗调齿轮与粗调电机的转子固定连接，并与带立柱粗调齿条啮合，所述带立柱粗调齿条的一端插入至u型弹簧内。
7、进一步地，所述刚度细调组件包括细调电机、细调导轨、细调齿轮、细调齿条、压簧；所述细调电机的定子与细调电机座连接，所述细调电机座设于所述细调模块固定盘上，两根所述细调导轨对称固定于细调模块固定盘上，所述细调齿条通过滑块与细调导轨滑动连接，所述细调齿轮与细调电机的转子连接，并与细调齿条啮合，所述压簧一端固定于细调齿条的圆柱孔内，并保持预定的压缩量。
8、进一步地，所述输出圆盘设有两个内立面，所述压簧位于两个所述内立面之间，且与所述内立面抵接。
9、进一步地，所述带立柱粗调齿条细调齿条均包括两个相互扣合设置的齿片，所述齿片与滑块连接。
10、进一步地，所述粗调导轨与细调导轨的设置方向相互垂直。
11、本发明还提供了一种采用并联式可精细调节刚度的柔顺关节的工作方法，包括：
12、在机器人回转关节刚度不需要改变而关节角度需要改变时，通过整体旋转组件带动圆筒外壳进行转动，并带动输出圆盘和引出件进行转动，引出件连接外部负载进行动力输出；
13、在机器人回转关节刚度需要增大时，先进行刚度粗调，通过刚度粗调组件进行调节，最终完成刚度增大调节的粗调过程；当粗调完成后，进行精细调节，通过刚度细调组件进行调节，最终完成刚度增大调节的精细调节过程。
14、本发明技术方案，具有如下优点：
15、本发明提供的并联式可精细调节刚度的柔顺关节，包括：圆筒外壳，所述圆筒外壳上设有多个滑动槽，所述圆筒外壳内部设有整体旋转组件，所述整体旋转组件位于所述圆筒外壳的一端，且与所述圆筒外壳连接，所述整体旋转组件用于带动所述圆筒外壳整体旋转；柔性输出组件，设于所述圆筒外壳的中部，所述柔性输出组件包括输出圆盘和引出件，所述输出圆盘与所述圆筒外壳连接，所述引出件均设于所述输出圆盘上，所述引出件插入至所述滑动槽内，所述引出件与外部负载连接；刚度粗调组件和刚度细调组件，设于所述输出圆盘的两侧，所述刚度细调组件靠近所述整体旋转组件一侧设置。
16、通过在圆筒外壳内设置整体旋转组件，并且，该整体旋转组件与圆筒外壳连接，可以通过圆筒外壳带动整体旋转组件进行转动；同时，在圆筒外壳内设置刚度粗调组件和刚度细调组件、以及柔性输出组件，由于柔性输出组件包括输出圆盘和引出件，并且引出件与外部负责连接，因此，在需要进行大范围刚度调节时，利用刚度粗调组件带动输出圆盘进行转动，进而带动引出件在滑动槽内进行转动，即可对外部负载的刚度进行大范围刚度调节；当大范围刚度调节结束后，需要进行精细刚度调节，利用刚度精调组件带动输出圆盘进行转动，进而带动引出件在滑动槽内进行转动，即可对外部负载的刚度进行精细调节。
17、该并联式可精细调节刚度的柔顺关节，在结构原理上，采用并联叠加式刚度调整原理，可实现大范围刚度调节和精细刚度调节。且各组件布局紧凑，机构体积小，安装空间小，可适用不同的机器人回转关节应用。
18、该并联式可精细调节刚度的柔顺关节，在结构设计上，采用一个齿轮啮合一组齿条的方式，在接受外部负载时，使关节内部柔性输出组件的应力分布对称。在刚度调节上，利用单边固定u型弹簧形变大小随压力作用点位置的非线性变化特性实现大范围刚度调节；利用压簧在压缩量不变时，输出力矩大小随作用点位置的线性变化的特性实现小范围精细刚度调节。
19、提供
技术实现要素：
部分是为了以简化的形式来介绍对概念的选择，它们在下文的具体实施方式中将被进一步描述。发明内容部分无意标识本公开的重要特征或必要特征，也无意限制本公开的范围。
1.一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，整体旋转组件包括无框电机(1-1)、细调电机座(1-2)、承力大轴承(1-3)、细调模块固定盘(1-4)，圆筒外壳(1-5)、定子抱闸件(1-6)；无框电机(1-1)的定子通过三个定子抱闸件(1-6)与承力大轴承(1-3)的内圈固定连接，无框电机(1-1)的转子与细调电机座(1-2)固定连接，细调电机座(1-2)设于细调模块固定盘(1-4)上，细调模块固定盘(1-4)与圆筒外壳(1-5)连接，无框电机(1-1)的转子通过细调电机座(1-2)带动圆筒外壳(1-5)完成整体旋转。
3.根据权利要求2所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，柔性输出组件包括输出圆盘(2-1)、u型弹簧(2-2)、等截面轴承(2-4)，u型弹簧(2-2)与输出圆盘(2-1)连接，输出圆盘(2-1)与等截面轴承(2-4)的内圈固定连接，等截面轴承(2-4)的外圈与圆筒外壳(1-5)连接，引出件(2-3)与输出圆盘(2-1)连接。
4.根据权利要求3所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，u型弹簧(2-2)具有两个，两个u型弹簧(2-2)对称设于输出圆盘(2-1)上。
5.根据权利要求3或4所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，刚度粗调组件包括粗调电机(3-1)、粗调电机座(3-2)、粗调模块固定盘(3-3)、粗调导轨(3-4)、粗调齿轮(3-5)、带立柱粗调齿条(3-6)；粗调电机(3-1)的定子与粗调电机座(3-2)连接，粗调电机座(3-2)设于粗调模块固定盘(3-3)上，两根粗调导轨(3-4)对称设于粗调模块固定盘(3-3)上，带立柱粗调齿条(3-6)与两根粗调导轨(3-4)通过滑块(5)进行连接，粗调齿轮(3-5)与粗调电机(3-1)的转子固定连接，并与带立柱粗调齿条(3-6)啮合，带立柱粗调齿条(3-6)的一端插入至u型弹簧(2-2)内。
6.根据权利要求5所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，刚度细调组件包括细调电机(4-1)、细调导轨(4-2)、细调齿轮(4-3)、细调齿条(4-4)、压簧(4-5)；细调电机(4-1)的定子与细调电机座(1-2)连接，细调电机座(1-2)设于细调模块固定盘(1-4)上，两根细调导轨(4-2)对称固定于细调模块固定盘(1-4)上，细调齿条(4-4)通过滑块(5)与细调导轨(4-2)滑动连接，细调齿轮(4-3)与细调电机(4-1)的转子连接，并与细调齿条(4-4)啮合，压簧(4-5)一端固定于细调齿条(4-4)的圆柱孔内，并保持预定的压缩量。
7.根据权利要求6所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，输出圆盘(2-1)设有两个内立面(a)，压簧(4-5)位于两个内立面(a)之间，且与内立面(a)抵接。
8.根据权利要求7所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，带立柱粗调齿条(3-6)细调齿条(4-4)均包括两个相互扣合设置的齿片，齿片与滑块(5)连接。
9.根据权利要求8所述的一种并联式可精细调节刚度的柔顺关节，其特征在于，粗调导轨(3-4)与细调导轨(4-2)的设置方向相互垂直。
10.一种采用权利要求1-9中任一项所述的并联式可精细调节刚度的柔顺关节的工作方法，其特征在于，包括：
