專利名稱：氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，尤其是氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，適用于設(shè)計制作機(jī)械手的場合。
背景技術(shù)：
當(dāng)代電動機(jī)器人或液壓控制機(jī)器人的所有驅(qū)動部件都是作往復(fù)運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)它們被用來建造機(jī)器人的關(guān)節(jié)時，要把往復(fù)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成所要求的其他運(yùn)動方式，通常必需有一套機(jī)械裝置。以這種方式設(shè)計的機(jī)器人關(guān)節(jié)可能具有高精確度和大輸出功率。然而，它們趨向于體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜以及價格昂貴。而且靈活性也遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于人體的關(guān)節(jié)。
由于當(dāng)代機(jī)器人驅(qū)動部件存在以上缺點(diǎn)，所以靈巧的機(jī)器人驅(qū)動部件的發(fā)展成為機(jī)器人制造者的共同興趣所在，機(jī)器人工程師正在尋求驅(qū)動部件的新類型以取代那些舊的。我們正在設(shè)法發(fā)展一種新類型的氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，這種部件能直接應(yīng)用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動，特別是在微型化的機(jī)器人中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡單合理，成本低廉，操作簡便，使用效果好的氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。
氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征是由氣動柔性氣缸1、金屬片2、端蓋3、4、固定盤5、中軸6和圓形轉(zhuǎn)盤7所組成，氣動柔性氣缸1的左右兩端分別與端蓋3、4相連接，氣動柔性氣缸1上部設(shè)置金屬片2，該金屬片2分別與左右兩端的端蓋3、4相連接，端蓋3有一通孔和外界大氣連通，氣動柔性氣缸1與端蓋4相連的一端是封閉的，兩個大小相同的氣動柔性氣缸1呈軸對稱左右安置在固定盤5上，固定盤5上裝有中軸6，中軸6上端固定有圓形轉(zhuǎn)盤7，氣動柔性氣缸1與端蓋3相連的一端同時和固定盤5相連，同時氣動柔性氣缸1與端蓋4相連的一端同時和圓形轉(zhuǎn)盤7相連，圓形轉(zhuǎn)盤7和固定軸一起可以圍繞著中軸6，相對于固定盤5作自由轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其結(jié)構(gòu)簡單合理，采用氣動技術(shù)，模擬人類關(guān)節(jié)的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動過程，達(dá)到用于機(jī)器人關(guān)節(jié)的彎曲扭轉(zhuǎn)運(yùn)動的能力，成本低廉，操作簡便，使用效果好，具有較大的實施價值。


圖1為初始狀態(tài)的氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1-氣動柔性氣缸，2-金屬片，3、4-端蓋，5-固定盤，6-中軸，7-圓形轉(zhuǎn)盤圖2為充氣狀態(tài)的氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1-氣動柔性氣缸，2-金屬片，3、4-端蓋，5-固定盤，6-中軸，7-圓形轉(zhuǎn)盤具體實施方式
附圖1和附圖2為本發(fā)明的一個實例。如附圖1所示，本發(fā)明的實施方案為氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征是由氣動柔性氣缸1、金屬片2、端蓋3、4、固定盤5、中軸6和圓形轉(zhuǎn)盤7所組成，氣動柔性氣缸1的左右兩端分別與端蓋3、4相連接，氣動柔性氣缸1上部設(shè)置金屬片2，該金屬片2分別與左右兩端的端蓋3、4相連接，端蓋3有一通孔和外界大氣連通，氣動柔性氣缸1與端蓋4相連的一端是封閉的，兩個大小相同的氣動柔性氣缸1呈軸對稱左右安置在固定盤5上，固定盤5上裝有中軸6，中軸6上端固定有圓形轉(zhuǎn)盤7，氣動柔性氣缸1與端蓋3相連的一端同時和固定盤5相連，同時氣動柔性氣缸1與端蓋4相連的一端同時和圓形轉(zhuǎn)盤7相連，圓形轉(zhuǎn)盤7和固定軸一起可以圍繞著中軸6，相對于固定盤5作自由轉(zhuǎn)動。本發(fā)明的工作原理為當(dāng)在兩個氣動柔性氣缸1中通入壓縮氣體時，圓形轉(zhuǎn)盤7將在氣動柔性氣缸1的推動下繞中軸6相對于固定盤5旋轉(zhuǎn)一個角度，如圖2所示。改變充氣壓力大小便可控制扭轉(zhuǎn)角度。通過控制柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的充氣壓力的大小來最終控制扭轉(zhuǎn)角度的大小，由閉環(huán)控制的方式實現(xiàn)對柔性關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角度的精確控制。在初始階段，呈軸對稱安置的兩個氣動柔性氣缸1處于自然長度狀態(tài)，即軸向伸長量為0，如附圖1所示；然后對兩個氣動柔性氣缸1都通人壓強(qiáng)為P的壓縮空氣，氣動柔性氣缸1由于受到氣體壓力拉伸變長，由于氣動柔性氣缸1的一端與固定盤相連，與圓形轉(zhuǎn)盤7脫開；而另一端與固定盤5脫開，與圓形轉(zhuǎn)盤7相連，故圓形轉(zhuǎn)盤7將在伸長的氣動柔性氣缸1的推動下，繞中軸6相對于固定盤5旋轉(zhuǎn)一個角度2α(每個伸長的圓柱形彈性殼的扭轉(zhuǎn)角度貢獻(xiàn)為角度α)，如附圖2所示，這樣就實現(xiàn)了扭轉(zhuǎn)角度的大小的最終控制。
權(quán)利要求
1.氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征是由氣動柔性氣缸(1)、金屬片(2)、端蓋(3)、(4)、固定盤(5)、中軸(6)和圓形轉(zhuǎn)盤(7)所組成，氣動柔性氣缸(1)的左右兩端分別與端蓋(3)、(4)相連接，氣動柔性氣缸(1)上部設(shè)置金屬片(2)，該金屬片(2)分別與左右兩端的端蓋(3)、(4)相連接，端蓋(3)有一通孔和外界大氣連通，氣動柔性氣缸(1)與端蓋(4)相連的一端是封閉的，兩個大小相同的氣動柔性氣缸(1)呈軸對稱左右安置在固定盤(5)上，固定盤(5)上裝有中軸(6)，中軸(6)上端固定有圓形轉(zhuǎn)盤(7)，氣動柔性氣缸(1)與端蓋(3)相連的一端同時和固定盤(5)相連，同時氣動柔性氣缸(1)與端蓋(4)相連的一端同時和圓形轉(zhuǎn)盤(7)相連，圓形轉(zhuǎn)盤(7)和固定軸一起可以圍繞著中軸(6)，相對于固定盤(5)作自由轉(zhuǎn)動。
全文摘要
氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征是由氣動柔性氣缸(1)、金屬片(2)、端蓋(3)、(4)、固定盤(5)、中軸(6)和圓形轉(zhuǎn)盤(7)所組成。兩個大小相同的氣動柔性氣缸(1)呈軸對稱左右安置在固定盤(5)上，圓形轉(zhuǎn)盤(7)和固定軸一起可以圍繞著中軸(6)，相對于固定盤(5)作自由轉(zhuǎn)動。當(dāng)在兩個氣動柔性氣缸(1)中通入壓縮氣體時，圓形轉(zhuǎn)盤(7)將在氣動柔性氣缸(1)的推動下繞中軸(6)相對于固定盤(5)旋轉(zhuǎn)一個角度，形成模擬機(jī)器人的扭轉(zhuǎn)運(yùn)動過程。其結(jié)構(gòu)簡單合理，成本低廉，工作可靠，響應(yīng)速度快，使用效果好，具有較大的實施價值。
文檔編號B25J9/00GK1569403SQ0314162
公開日2005年1月26日 申請日期2003年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月14日
發(fā)明者張立彬, 楊慶華, 沈建冰, 阮健 申請人:浙江工業(yè)大學(xué)