專利名稱：波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，此彎曲關節(jié)可用作機器人的各類關節(jié)，尤其是構成多個彎曲關節(jié)的機械手指，多個機械手指可組合成機械手，屬于機器人、機械手應用技術領域。
背景技術：
本實用新型作出以前，在已有技術中，對于彎曲關節(jié)來說一般以各類電機或液氣壓為動力，采用各種機械結構，或液氣壓缸和馬達，或以它們的組合為執(zhí)行元件。上述方式是剛性結構，結構復雜，體積較大，制造成本高。亦有采用通壓縮空氣的橡膠壁(一種可變形的圓形橡膠管)的彎曲關節(jié)，由于橡膠壁的軸向、徑向都要膨脹，但徑向膨脹是浪費能量，且對橡膠壁的彎曲變形無法得到較精確數學模型，動態(tài)控制效果不好，不夠靈敏，不能實現多關節(jié)彎曲的應用(如機械手指)動作協(xié)調性。

發(fā)明內容
本實用新型的目的在于克服上述不足之處，本實用新型彎曲關節(jié)采用各種橫截面形狀的板彈簧為柔性骨架，波殼受氣壓后膨脹作為肌肉動力，限制了關節(jié)的自由度，在受側外力時，關節(jié)也不會側彎?？堪鍙椈傻淖饔?，彎曲變形的關節(jié)回復原狀。波殼的變形對氣體壓力的變化敏感，要求氣體流量小，關節(jié)彎曲動作靈活，耗能小，同時動態(tài)控制精度高。作為多關節(jié)的機械手指時，多關節(jié)的協(xié)調性好。
本實用新型的主要解決方案是這樣實現的本實用新型的波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)的工作機理是受氣壓作用，波殼4軸向伸長，因受板彈簧5的局部限制而產生彎曲。其結構是波殼4靠卡箍3夾緊在頭座2和尾座7的卡口上，卡口的軸心線與它們的主軸心線偏心。板彈簧5的兩端經墊塊6固定在頭座2和尾座7上；關節(jié)內部有鉸鏈座12、滑桿13、滾動體14、鉸鏈軸15構成的鉸鏈-滑塊機構，使滑桿13在頭座2的孔內滑動，防止關節(jié)側彎；頭節(jié)1與頭座2螺紋連接，它們中間有大密封墊11密封。頭節(jié)1和尾座7，在兩端封閉彎曲關節(jié)內的氣體空間。
本實用新型與已有技術相比具有以下優(yōu)點本實用新型波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)采用各種橫截面形狀的板彈簧為柔性骨架，波殼受氣壓后膨脹作為肌肉動力。不受外力時，關節(jié)彎曲角度與其關節(jié)內的氣體壓強有關；受外力時，作用力隨關節(jié)內的氣體壓強增加而增加。限制了關節(jié)的自由度，在受側外力時，關節(jié)也不會側彎?？扛鞣N橫截面形狀的板彈簧的作用，關節(jié)彎曲后回復原狀。本實用新型關節(jié)要求氣體流量小，小的壓力變化就產生彎曲變形，耗能小。且彎曲變形量與氣體壓強的關系，易建立數學模型，動態(tài)控制精度高，關節(jié)彎曲靈活，作為機械手指等多關節(jié)使用場合，多關節(jié)的協(xié)調性好。


圖1為本實用新型彎曲關節(jié)的主視圖圖2為本實用新型彎曲關節(jié)的A-A剖視圖圖3為本實用新型彎曲關節(jié)的B-B剖視放大圖圖4為本實用新型彎曲關節(jié)頭座零件的右視圖圖5為本實用新型彎曲關節(jié)頭座零件的主視圖圖6為本實用新型彎曲關節(jié)頭座零件的左視圖圖7為本實用新型彎曲關節(jié)尾座零件的主視圖圖8為本實用新型彎曲關節(jié)尾座零件的左視圖圖9為本實用新型彎曲關節(jié)波殼零件的主視圖具體實施方式
下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述本實用新型的主要由1.頭節(jié)、2.頭座、3.卡箍、4.波殼、5.板彈簧、6.墊塊、7.尾座、8.管接頭、9.氣動軟管、10.尾節(jié)、11.大密封墊、12.鉸鏈座、13.滑桿、14.滾動體、15.鉸鏈軸、16.長絲等構成。
根據需要，波殼4的壁內可含有、亦可不含有多根沿輪廓方向的長絲16，波殼4靠卡箍3夾緊在頭座2和尾座7的卡口上，板彈簧5的兩端經墊塊6固定在頭座2和尾座7上；關節(jié)內部，兩個內六角螺栓穿過密封墊將鉸鏈座12固定在尾座7上，滾動體14套在鉸鏈軸15上，滾動體14在鉸鏈軸15上靈活轉動，滾動體14在鉸鏈座12的腰形槽內滑動，鉸鏈軸15過盈配合地安裝滑桿13上；頭節(jié)1與頭座2螺紋連接，它們中間有大密封墊11密封，頭節(jié)1和尾座7在兩端封閉彎曲關節(jié)的氣體空間；氣壓源由接在管接頭8的氣動軟管9提供，管接頭8穿過密封墊安裝尾座7上，尾節(jié)10與尾座7螺紋連接，它們中間有大密封墊11密封。
過渡的尾節(jié)10也可以與頭座2的螺紋連接，它們中間同樣有大密封墊11密封，包含除頭節(jié)1外的所有關節(jié)零件，形成了第二個關節(jié)，可形成多關節(jié)的手指。第二個關節(jié)內的第一個關節(jié)的氣路靠管接頭8和氣動軟管9連接，即第二個關節(jié)內增加了一根可彎曲的氣動軟管9和兩頭的兩個管接頭8，第一個關節(jié)的氣路與第二個關節(jié)內腔完全隔絕。
下面為本實用新型的工作原理及工作過程本實用新型波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)采用各種橫截面形狀的板彈簧5為柔性骨架，波殼4受氣壓后膨脹作為肌肉動力。波殼4內腔受氣壓后，由于在一側板彈簧5的限制，不能軸向伸長，另一側可以軸向伸長，因此產生彎曲。不受外力時，關節(jié)彎曲角度與其關節(jié)內的氣體壓強有關；受外力時，對外的作用力隨關節(jié)內的氣體壓強增加而增加。限制了關節(jié)的自由度，在受側外力時，關節(jié)也不會側彎；但扭矩可使關節(jié)頭座2以其主軸心線產生一定的旋轉，扭矩一定的情況下，其轉動角度與板彈簧5的橫截面形狀、尺寸有關；因此，關節(jié)在彎曲和扭轉上有一定的柔性?？扛鞣N橫截面形狀的板彈簧5的作用，關節(jié)彎曲后回復原狀，且彎曲變形量與氣體壓強的關系，易建立數學模型，動態(tài)控制精度高。作為多關節(jié)手指時，多關節(jié)的協(xié)調性好。多關節(jié)組合時，根據操作要求，數目可多可少的各關節(jié)的氣路有各自的一套氣動軟管，進、出氣閥，節(jié)流閥和氣壓變送器等，控制系統(tǒng)采用氣壓變送器傳遞氣壓信號，比較根據實驗預先設定的值或控制模型，關閉進氣閥，保證各關節(jié)彎曲角度和對外作用力；接通出氣閥，靠板彈簧作用，關節(jié)內的氣體排空，關節(jié)回復原狀，釋放抓取物。關節(jié)彎曲、回復的快慢速度由氣路節(jié)流閥控制。
權利要求1.一種波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，其特征是波殼(4)受氣壓作用而軸向伸長，因受板彈簧(5)的局部限制而產生彎曲，波殼(4)靠卡箍(3)夾緊在頭座(2)和尾座(7)的卡口上；板彈簧(5)的兩端經墊塊(6)固定在頭座(2)和尾座(7)上；關節(jié)內有鉸鏈座(12)、滑桿(13)、滾動體(14)、鉸鏈軸(15)構成的鉸鏈-滑塊機構，滑桿(13)可在頭座(2)的孔內滑動，以防止受側外力時關節(jié)側彎；頭節(jié)(1)與頭座(2)螺紋連接，它們中間有大密封墊(11)密封，頭節(jié)(1)和尾座(7)，在兩端封閉彎曲關節(jié)內的氣體空間。
2.根據權利要求1所述的波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，其特征在于采用板彈簧(5)為柔性骨架，波殼(4)受氣壓后膨脹作為彎曲的動力。
3.根據權利要求1所述的波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，其特征在于波殼(4)靠卡箍(3)夾緊在頭座(2)和尾座(7)的卡口上的安裝形式，根據需要，波殼(4)的壁內可含有、亦可不含有多根沿輪廓方向的長絲(16)。
4.根據權利要求1所述的波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，其特征在于板彈簧(5)的兩端固定在頭座(2)和尾座(7)上，板彈簧的橫截面形狀可為長方形、圓弧形、月牙形、“U”字形。
5.根據權利要求1所述的波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，其特征在于關節(jié)內部，由內六角螺栓穿過密封墊將鉸鏈座(12)固定在尾座(7)上，滾動體(14)套在鉸鏈軸(15)上，滾動體(14)不僅可在鉸鏈軸(15)上靈活轉動，滾動體(14)亦可在鉸鏈座(12)的腰形槽內滑動，鉸鏈軸(15)過盈配合地安裝滑桿(13)上，滑桿(13)可在頭座(2)的孔內滑動。
6.根據權利要求1所述的波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，其特征在于頭座(2)和尾座(7)的卡口的軸心線與它們的主軸心線偏心。
專利摘要本實用新型涉及一種波殼伸縮式靈活彎曲關節(jié)，此關節(jié)可用作機器人的各類關節(jié)，尤其適用于多個彎曲關節(jié)的機械手指，屬于機器人、機械手應用技術領域。關節(jié)采用各種橫截面形狀的板彈簧為柔性骨架，波殼內腔受氣壓后膨脹作為肌肉動力。波殼內腔受氣壓后，由于受一側板彈簧的限制，不能軸向伸長，另一側可以軸向伸長，因此產生彎曲。不受外力時，關節(jié)彎曲角度與關節(jié)內的氣體壓強有關；受外力時，對外作用力隨關節(jié)內的氣體壓強增加而增加；在受側外力時，關節(jié)也不會側彎；靠板彈簧的作用，彎曲變形的關節(jié)回復原狀。本實用新型彎曲動作靈活，耗能小，動態(tài)控制精度高，作為多關節(jié)的機械手指時，多關節(jié)的協(xié)調性好。
文檔編號B25J17/00GK2717632SQ20042002527
公開日2005年8月17日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權日2004年3月10日
發(fā)明者章軍, 須文波, 呂兵 申請人:江南大學