專利名稱：基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)器人靈巧手的側(cè)擺關(guān)節(jié)。
技術(shù)背景隨著現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的飛速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴(kuò)大。 傳統(tǒng)的機(jī)器人專用末端夾持器已經(jīng)不能再滿足機(jī)器人復(fù)雜的操作任 務(wù)，機(jī)器人擬人多指靈巧手應(yīng)運(yùn)而生。以人手為設(shè)計(jì)根據(jù)，機(jī)器人多 指靈巧手手指不僅要實(shí)現(xiàn)屈曲運(yùn)動(dòng)(彎曲運(yùn)動(dòng))，而且要實(shí)現(xiàn)側(cè)擺運(yùn) 動(dòng)。因此，側(cè)擺關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)是機(jī)器人多指靈巧手設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵技術(shù)， 關(guān)節(jié)的尺寸、結(jié)構(gòu)以及靈巧程度直接影響到機(jī)器人多指靈巧手的尺寸 和功能。目前，機(jī)器人多指靈巧手的側(cè)擺關(guān)節(jié)主要有兩種。1、采用電機(jī)驅(qū) 動(dòng)，以齒輪傳動(dòng)，這種側(cè)擺關(guān)節(jié)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功率自重比小，控制比較困難；2、采用氣動(dòng)人工肌肉驅(qū)動(dòng)，以人工腱傳動(dòng)，這種側(cè)擺關(guān)節(jié) 結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但是由于氣動(dòng)人工肌肉和側(cè)擺關(guān)節(jié)分離，通過人工腱 驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，腱傳動(dòng)系統(tǒng)中存在摩擦、松弛以及能量損耗的問題無 法避免。 發(fā)明內(nèi)容為了克服己有的機(jī)器人靈巧手側(cè)擺關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、柔性差、適 用性差的不足，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有很好的柔性、適用性 好的基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采甩的技術(shù)方案是一種基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)，所述側(cè)擺關(guān)節(jié)包括兩個(gè)氣動(dòng) 柔性驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)軸向可伸縮鉸鏈，所述的軸向可伸縮鉸鏈由兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件通過腰槽結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)可伸縮的轉(zhuǎn)動(dòng)副；所述的活動(dòng)構(gòu)件與 氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器前后端蓋連接，所述兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的軸線平行 并垂直于鉸鏈銷軸軸線；所述氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器包括前后兩個(gè)端蓋、 一個(gè)橡膠管以及一個(gè)管 接頭，所述的橡膠管兩端分別與前端蓋、后端蓋密封聯(lián)接，前端蓋上 還設(shè)有一個(gè)與大氣相連接的通孔，所述的管接頭安裝在前端蓋上，所 述的橡膠管管壁中嵌套有螺旋鋼絲且螺旋鋼絲是沿著粗橡膠管的徑向 螺旋密繞在粗橡膠管的內(nèi)壁中。作為優(yōu)選的一種方案所述的軸向可伸縮鉸鏈包括兩個(gè)T型剛性 連接件和一個(gè)銷軸，上T型剛性連接件上端與氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的端蓋 固定連接，上T型剛性連接件下端設(shè)有圓孔，所述圓孔上安裝銷軸， 下T型剛性連接件的上端設(shè)有長(zhǎng)孔，所述銷軸穿過所述長(zhǎng)孔，下T型 剛性連接件的下端與氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的另一端蓋固定連接。進(jìn)一步，所述前后端蓋上分別設(shè)有臺(tái)階軸，T型剛性連接件上分 別左右對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)定位孔，所述定位孔和氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器前后端蓋 上的定位臺(tái)階軸配合。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在1、可以實(shí)現(xiàn)側(cè)擺運(yùn)動(dòng)，安裝在機(jī) 器人多指靈巧手上可以模擬人手的側(cè)運(yùn)動(dòng)；2、采用氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器直 接驅(qū)動(dòng)，不需要附加任何傳動(dòng)減速機(jī)構(gòu)，摩擦力小，能量損失低；3、 尺寸更易小性化，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，加工方便、裝配以及修理維護(hù)簡(jiǎn)便、 成本低廉;4、采用氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)使其具有很好的柔性和適應(yīng)性，且容易控制；5、適用性好。


圖l是側(cè)擺關(guān)節(jié)的立體圖。圖2是側(cè)擺關(guān)節(jié)各個(gè)構(gòu)件聯(lián)接示意圖。圖3是側(cè)擺關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖4是側(cè)擺關(guān)節(jié)向右側(cè)擺某一工作狀態(tài)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。 參照?qǐng)D1 圖4， 一種基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)，所述側(cè)擺 關(guān)節(jié)包括兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器1和一個(gè)軸向可伸縮鉸鏈，且兩個(gè)氣動(dòng) 柔性驅(qū)動(dòng)器1的軸線平行并垂直于鉸鏈銷軸4軸線；所述的氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器1包括前端蓋13、后端蓋14以及橡膠管 11，所述的橡膠管11的兩端分別與前端蓋13、后端蓋11密封聯(lián)接， 其中前后端蓋13、 14分別設(shè)有定位臺(tái)階軸，且前端蓋13上設(shè)有一個(gè) 與大氣相連通的通孔與管接頭5通過螺紋固定聯(lián)接，所述的橡膠管11 管壁中嵌套有螺旋鋼絲12且螺旋鋼絲是沿著橡膠管11的徑向螺旋密 繞在橡膠管11的內(nèi)壁中，當(dāng)高壓氣體通過管接頭5進(jìn)入橡膠管11內(nèi) 腔，由于螺旋鋼絲12的徑向限制作用，在壓縮氣體的壓力下，橡膠管 11與螺旋鋼絲12發(fā)生軸向形變，而其徑向變形可以忽略，從而產(chǎn)生 驅(qū)動(dòng)效果。所述的軸向可伸縮鉸鏈包括T型剛性聯(lián)接件2、 3和一個(gè)銷軸4。 上T型剛性連接件2下端設(shè)有圓孔，所述圓孔上安裝銷軸4，下T型 剛性連接件3的上端設(shè)有長(zhǎng)孔，所述銷軸4穿過所述長(zhǎng)孔。所述的軸向可伸縮鉸鏈?zhǔn)怯蓛蓚€(gè)T型剛性聯(lián)接件2、 3通過腰槽結(jié)構(gòu)與一個(gè)銷 軸4形成的轉(zhuǎn)動(dòng)副。所述氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器1的前后端蓋13、14上分別設(shè)有臺(tái)階定位軸; 所述T型剛性連接件2、 3上分別左右對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)定位孔，所述定 位孔和氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器1前后端蓋13、 14上的定位臺(tái)階軸配合?；跉鈩?dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的側(cè)擺關(guān)節(jié)的工作原理是在發(fā)生側(cè)擺 運(yùn)動(dòng)前，由于橡膠管11的不可壓縮性，要預(yù)先向側(cè)擺關(guān)節(jié)的兩個(gè)氣動(dòng) 柔性驅(qū)動(dòng)器l的內(nèi)腔中通入相同壓力的壓縮空氣，在等壓氣體的作用 下，兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器l發(fā)生相同的軸向伸長(zhǎng)，又由于T型剛性聯(lián) 接件2、 3之間是軸向可伸縮的鉸鏈轉(zhuǎn)動(dòng)副，故兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器l 將推動(dòng)T型剛性連接件2、 3軸向伸長(zhǎng)直至銷軸4兩端與T型剛性連 接件3的長(zhǎng)孔上端接觸為止，預(yù)充氣的目的在于使得兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū) 動(dòng)器1的橡膠管11分別有一定的預(yù)伸長(zhǎng)量便于側(cè)擺關(guān)節(jié)發(fā)生側(cè)擺運(yùn) 動(dòng)；預(yù)充氣結(jié)束后，通過改變兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器1內(nèi)腔的壓縮空氣 的壓力，使得兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器1的橡膠管11發(fā)生不同的伸長(zhǎng)，從而可以實(shí) 現(xiàn)側(cè)擺關(guān)節(jié)的左右擺動(dòng)，當(dāng)左邊驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)腔氣壓大于右邊驅(qū)動(dòng)器的 內(nèi)腔氣壓時(shí)，側(cè)擺關(guān)節(jié)向右擺動(dòng)，反之向左擺動(dòng)；當(dāng)減小壓縮空氣的 壓力，兩邊的氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器1在橡膠管11以及螺旋鋼絲12的回彈 力作用下收縮，從而帶動(dòng)側(cè)擺關(guān)節(jié)恢復(fù)原狀。基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器驅(qū) 動(dòng)的側(cè)擺關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)角范圍為-20° 20°，其剛性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于小 型化，拆裝維護(hù)方便，動(dòng)作靈活，具有較大的實(shí)施價(jià)值。
權(quán)利要求
1、一種基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)，其特征在于所述側(cè)擺關(guān)節(jié)包括兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)軸向可伸縮鉸鏈，所述的軸向可伸縮鉸鏈由兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件通過腰槽結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)可伸縮的轉(zhuǎn)動(dòng)副；所述的活動(dòng)構(gòu)件與氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器前后端蓋連接，所述兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的軸線平行并垂直于鉸鏈銷軸軸線；所述氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器包括前后兩個(gè)端蓋、一個(gè)橡膠管以及一個(gè)管接頭，所述的橡膠管兩端分別與前端蓋、后端蓋密封聯(lián)接，前端蓋上還設(shè)有一個(gè)與大氣相連接的通孔，所述的管接頭安裝在前端蓋上，所述的橡膠管管壁中嵌套有螺旋鋼絲且螺旋鋼絲是沿著粗橡膠管的徑向螺旋密繞在粗橡膠管的內(nèi)壁中。
2、 如權(quán)利要求1所述的基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)，其特征在于 所述的軸向可伸縮鉸鏈包括兩個(gè)T型剛性連接件和一個(gè)銷軸，上T型 剛性連接件上端與氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的端蓋固定連接，上T型剛性連接 件下端設(shè)有圓孔，所述圓孔上安裝銷軸，下T型剛性連接件的上端設(shè) 有長(zhǎng)孔，所述銷軸穿過所述長(zhǎng)孔，下T型剛性連接件的下端與氣動(dòng)柔 性驅(qū)動(dòng)器的另一端蓋固定連接。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)，其特征 在于所述前后端蓋上分別設(shè)有臺(tái)階軸，T型剛性連接件上分別左右 對(duì)稱設(shè)有兩個(gè)定位孔，所述定位孔和氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器前后端蓋上的定 位臺(tái)階軸配合。
全文摘要
一種基于氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的側(cè)擺關(guān)節(jié)，包括兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)軸向可伸縮鉸鏈，軸向可伸縮鉸鏈由兩個(gè)活動(dòng)構(gòu)件通過腰槽結(jié)構(gòu)形成的一個(gè)可伸縮的轉(zhuǎn)動(dòng)副；活動(dòng)構(gòu)件與氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器前后端蓋連接，所述兩個(gè)氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器的軸線平行并垂直于鉸鏈銷軸軸線；氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器包括前后兩個(gè)端蓋、一個(gè)橡膠管以及一個(gè)管接頭，橡膠管兩端分別與前端蓋、后端蓋密封聯(lián)接，前端蓋上還設(shè)有一個(gè)與大氣相連接的通孔，管接頭安裝在前端蓋上，橡膠管管壁中嵌套有螺旋鋼絲且螺旋鋼絲是沿著粗橡膠管的徑向螺旋密繞在粗橡膠管的內(nèi)壁中。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、具有很好的柔性、適用性好。
文檔編號(hào)B25J17/02GK101402201SQ20081012200
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月3日
發(fā)明者劉乃新, 張立彬, 楊慶華, 王志恒, 鮑官軍 申請(qǐng)人:浙江工業(yè)大學(xué)