專(zhuān)利名稱：一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有機(jī)械關(guān)節(jié)常用的結(jié)構(gòu)有1、楔塊杠桿式；2、滑槽式；3、連桿杠桿式；4、齒輪齒條式；5、平行杠桿式；6、液壓式等等。
上述機(jī)械結(jié)構(gòu)往往對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)要求很高，并且機(jī)械零件、電氣元件眾多以至于整個(gè)關(guān)節(jié)系統(tǒng)非常龐大復(fù)雜，系統(tǒng)魯棒性較差，成本較高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，該系統(tǒng)在機(jī)器人領(lǐng)域具有很高的利用價(jià)值。反饋關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，當(dāng)關(guān)節(jié)彎曲到一定程度之后關(guān)節(jié)會(huì)采取保護(hù)自動(dòng)伸直。節(jié)肢由多個(gè)小關(guān)節(jié)組成的整個(gè)節(jié)肢系統(tǒng)。
本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，包括節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊和反饋控制模塊，所述反饋控制模塊進(jìn)一步包括一用以驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)的電機(jī)、一卷?yè)P(yáng)輪、一記憶凸輪、控制開(kāi)關(guān)以及一繼電器，所述卷?yè)P(yáng)輪和記憶凸輪安裝在所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，所述控制開(kāi)關(guān)與電機(jī)連接以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，所述繼電器連接所述控制開(kāi)關(guān)和電機(jī)的電源；所述節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊進(jìn)一步包括一底座，所述反饋控制模塊安裝在所述底座上；一不可動(dòng)關(guān)節(jié)，所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)固定連接在所述底座上；若干可動(dòng)關(guān)節(jié)，若干可動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)連接在所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)的上方，相鄰的兩可動(dòng)關(guān)節(jié)之間以及最底端的可動(dòng)關(guān)節(jié)與不可動(dòng)關(guān)節(jié)之間均活動(dòng)連接；一牽拉體，所述牽拉體的一端固定連接所述卷?yè)P(yáng)輪上，另一端穿過(guò)各關(guān)節(jié)并固定在最低端可動(dòng)關(guān)節(jié)上。
較佳地，相鄰的兩可動(dòng)關(guān)節(jié)之間以及最底端的可動(dòng)關(guān)節(jié)與不可動(dòng)關(guān)節(jié)之間均通過(guò)卡槽相互嵌套連接。
較佳地，不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)均包括扭簧、扭簧軸、扭簧卡扣以及扭簧軸槽，所述扭簧套設(shè)在所述扭簧軸上，所述扭簧的一端嵌設(shè)在所述扭簧卡扣上，所述扭簧軸設(shè)置在所述扭簧軸槽內(nèi)。
較佳地，所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)節(jié)均包括用于放置所述牽拉體的牽拉體槽，所述牽拉體槽設(shè)置于所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)。
較佳地，所述控制開(kāi)關(guān)包括一正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)和一反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，所述正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)設(shè)電機(jī)的正轉(zhuǎn)極限角度上，所述反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)設(shè)電機(jī)的反轉(zhuǎn)極限角度上。
較佳地，所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)節(jié)的外側(cè)均設(shè)有ABS外殼。
較佳地，所述牽拉體為鋼絲繩。
較佳地，所述牽拉體為尼龍繩。
較佳地，所述可動(dòng)關(guān)節(jié)與所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)的卡槽嵌套處采用螺釘固定。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益技術(shù)效果在于采用牽拉式關(guān)節(jié)之后，不僅可以減少電機(jī)的使用數(shù)量，降低成本，而且可以大大縮減機(jī)械尺寸。另外在電機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)處加入限位開(kāi)關(guān)，一來(lái)可以保護(hù)電機(jī)不至于堵轉(zhuǎn)后燒壞電機(jī)，二來(lái)也可以保護(hù)機(jī)械結(jié)構(gòu)，不至于長(zhǎng)時(shí)間受力破壞機(jī)械結(jié)構(gòu)。同時(shí)，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、成本低廉、通用性強(qiáng)并且?guī)в蟹答仚C(jī)制，在機(jī)器人領(lǐng)域具有很高的利用價(jià)值。


圖I是本發(fā)明一實(shí)施例的節(jié)肢系統(tǒng)伸展效果圖；圖2是本發(fā)明一實(shí)施例的節(jié)肢系統(tǒng)彎曲效果圖；圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的節(jié)肢系統(tǒng)正視效果圖；圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的節(jié)肢系統(tǒng)側(cè)視效果圖；圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的節(jié)肢系統(tǒng)反饋模塊斜視圖；圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的節(jié)肢系統(tǒng)節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊單個(gè)關(guān)節(jié)斜視內(nèi)部圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，包括節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊和反饋控制模塊，反饋控制模塊進(jìn)一步包括一用以驅(qū)動(dòng)活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)的電機(jī)、一卷?yè)P(yáng)輪、一記憶凸輪、控制開(kāi)關(guān)以及一繼電器，卷?yè)P(yáng)輪和記憶凸輪安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，控制開(kāi)關(guān)與電機(jī)連接以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，繼電器連接控制開(kāi)關(guān)和電機(jī)的電源；節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊進(jìn)一步包括一底座，反饋控制模塊安裝在所述底座上；一不可動(dòng)關(guān)節(jié)，不可動(dòng)關(guān)節(jié)固定連接在所述底座上； 若干可動(dòng)關(guān)節(jié)，若干可動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)連接在不可動(dòng)關(guān)節(jié)的上方，相鄰的兩可動(dòng)關(guān)節(jié)之間以及最底端的可動(dòng)關(guān)節(jié)與不可動(dòng)關(guān)節(jié)之間均活動(dòng)連接；一牽拉體，牽拉體的一端固定連接所述卷?yè)P(yáng)輪上，另一端穿過(guò)各關(guān)節(jié)并固定在最低端可動(dòng)關(guān)節(jié)上。本發(fā)明主要采用牽拉式的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械節(jié)肢系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)預(yù)設(shè)位置的微動(dòng)開(kāi)關(guān)反饋來(lái)控制節(jié)肢系統(tǒng)的彎曲與伸展。下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
參照?qǐng)D5，反饋控制模塊主要由有刷減速電機(jī)7、卷?yè)P(yáng)輪I、記憶凸輪3、微動(dòng)開(kāi)關(guān)4 和5和繼電器2組成。安裝時(shí)首先將卷?yè)P(yáng)輪I和記憶凸輪3依次套入有刷減速電機(jī)7的轉(zhuǎn)子軸上并將兩者一起固定在有刷減速電機(jī)7轉(zhuǎn)子軸上；其次把鋼絲繩15繞在卷?yè)P(yáng)輪I上之后將整個(gè)電機(jī)嵌入到底座6電機(jī)槽中加以固定；接下來(lái)將正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)4固定在位于記憶凸輪3上方的底座上并且微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭要與記憶凸輪3上輪的大圓弧面相切，反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)5固定在位于記憶凸輪3下方的底座上并且微動(dòng)開(kāi)關(guān)觸頭要與記憶凸輪3下輪的大圓弧面相切；然后將繼電器2嵌入底座的繼電器安裝槽中；最后完成相關(guān)電氣連接。
參照?qǐng)D3-6，節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊由若干個(gè)小關(guān)節(jié)嵌套組成，其中每個(gè)小關(guān)節(jié)又由扭簧 8、扭簧軸9、扭簧卡扣10、扭簧軸槽11、鋼絲繩槽12和ABS外殼13，14組成。安裝時(shí)首先將扭簧套8在扭簧軸9上；其次將扭簧軸9插入扭簧軸槽11中并且扭簧臂嵌入扭簧臂卡扣10中；接著將鋼絲繩15嵌入鋼絲繩槽12中；最后將另一半ABS外殼14與當(dāng)前ABS外殼13 合在一起。其他小關(guān)節(jié)均是采用該安裝方式，每?jī)蓚€(gè)小關(guān)節(jié)上下之間都設(shè)有卡槽，上關(guān)節(jié)嵌入下關(guān)節(jié)的卡槽之后，在固定上螺釘就完成了兩個(gè)小關(guān)節(jié)的連接，將若干個(gè)小關(guān)節(jié)均采用這個(gè)方式連接之后就形成了整個(gè)節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊。
當(dāng)電機(jī)正轉(zhuǎn)使卷?yè)P(yáng)輪I上的鋼絲繩15阻數(shù)增加,關(guān)節(jié)內(nèi)部的鋼絲繩15長(zhǎng)度變短， 從而拉動(dòng)第一個(gè)關(guān)節(jié)，第一個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)后帶動(dòng)第二個(gè)關(guān)節(jié)，以此類(lèi)推，從而達(dá)到整個(gè)節(jié)肢系統(tǒng)彎曲的目的；當(dāng)電機(jī)7轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度后節(jié)肢系統(tǒng)彎折至預(yù)設(shè)弧度，記憶凸輪3碰到正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)4，正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)4切換繼電器觸點(diǎn)，使電機(jī)7停止或反轉(zhuǎn)。當(dāng)節(jié)肢系統(tǒng)彎曲到最大位置、電機(jī)7反轉(zhuǎn)時(shí)，關(guān)節(jié)內(nèi)部的鋼絲繩15長(zhǎng)度變長(zhǎng)，各個(gè)小關(guān)節(jié)依靠關(guān)節(jié)內(nèi)部的扭簧8的舒張力達(dá)到整個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)伸展的目的；節(jié)肢系統(tǒng)伸直后，記憶凸輪3碰到反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)5， 反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)5切換繼電器2觸點(diǎn)，使電機(jī)7停止或正轉(zhuǎn)。
本實(shí)施例的工作原理如下本實(shí)施例采用5塊關(guān)節(jié)為例(每?jī)蓚€(gè)關(guān)節(jié)之間彎曲后的夾角為22. 5° )。
啟動(dòng)時(shí)，上位機(jī)輸出一個(gè)正轉(zhuǎn)信號(hào)，有刷減速電機(jī)7開(kāi)始正轉(zhuǎn)，卷?yè)P(yáng)輪I上的鋼絲繩15匝數(shù)開(kāi)始增加，使得關(guān)節(jié)內(nèi)部的鋼絲繩15長(zhǎng)度變短，從而第四個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)開(kāi)始向下彎曲。
當(dāng)?shù)谒膫€(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)過(guò)22. 5°之后將開(kāi)始帶動(dòng)第三個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)?shù)谒膫€(gè)與第三個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)一起轉(zhuǎn)過(guò)22. 5°之后(此時(shí)第四個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)與初始位置形成45°的夾角)將開(kāi)始帶動(dòng)第二個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)?shù)谒膫€(gè)、第三個(gè)與第二個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)一起轉(zhuǎn)過(guò) 22.5°之后(此時(shí)第四個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)與初始位置形成77. 5°夾角，第三個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)與初始位置形成45°夾角)將開(kāi)始帶動(dòng)第一個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)；當(dāng)?shù)谒膫€(gè)、第三個(gè)、第二個(gè)與第一個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)一起轉(zhuǎn)過(guò)22. 5°之后(此時(shí)第四個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)與初始位置形成90°夾角，第三個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)與初始位置形成77. 5°，第二個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)與初始位置形成45° )，此時(shí)已經(jīng)彎曲到預(yù)設(shè)的最大位置并且同時(shí)記憶凸輪3的上輪大圓切面按下反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)5的觸頭，上位機(jī)得到一個(gè)電機(jī)反轉(zhuǎn)的反饋信號(hào)，上位機(jī)打開(kāi)繼電器2當(dāng)前狀態(tài)下的常閉觸點(diǎn)，關(guān)閉當(dāng)前狀態(tài)下的繼電器2的常開(kāi)觸點(diǎn)，有刷減速電機(jī)7開(kāi)始反轉(zhuǎn)。
當(dāng)有刷減速電機(jī)7開(kāi)始反轉(zhuǎn)，卷?yè)P(yáng)輪I上的鋼絲繩15匝數(shù)開(kāi)始減少，并且記憶凸輪上輪大圓切面離開(kāi)反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)5的觸頭，第一個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)上的扭簧8最先動(dòng)作，從而該關(guān)節(jié)首先回到初始位置；接著第二個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)上的扭簧8動(dòng)作該關(guān)節(jié)同樣恢復(fù)初始位置； 然后第三個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)上的扭簧8動(dòng)作該關(guān)節(jié)也恢復(fù)初始位置；最后第四個(gè)可動(dòng)關(guān)節(jié)上的扭簧8動(dòng)作該關(guān)節(jié)最后一個(gè)恢復(fù)初始位置，從而使整個(gè)節(jié)肢關(guān)節(jié)達(dá)到伸展的目的。此時(shí)記憶凸輪的下輪大圓切面按下正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)4的觸頭，上位機(jī)得到正轉(zhuǎn)或者停止兩個(gè)反饋信號(hào)，若輸出停止信號(hào)，則整個(gè)節(jié)肢系統(tǒng)停止運(yùn)動(dòng)；若上位機(jī)輸出正轉(zhuǎn)信號(hào)，則整個(gè)節(jié)肢系統(tǒng)重復(fù)第一個(gè)彎曲的過(guò)程。
以上公開(kāi)的僅為本申請(qǐng)的一個(gè)具體實(shí)施例，但本申請(qǐng)并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請(qǐng)的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，包括節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊和反饋控制模塊，所述反饋控制模塊進(jìn)一步包括一用以驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)的電機(jī)、一卷?yè)P(yáng)輪、一記憶凸輪、控制開(kāi)關(guān)以及一繼電器，所述卷?yè)P(yáng)輪和記憶凸輪安裝在所述電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，所述控制開(kāi)關(guān)與電機(jī)連接以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，所述繼電器連接所述控制開(kāi)關(guān)和電機(jī)的電源；所述節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊進(jìn)一步包括一底座，所述反饋控制模塊安裝在所述底座上；一不可動(dòng)關(guān)節(jié)，所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)固定連接在所述底座上；若干可動(dòng)關(guān)節(jié)，若干可動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)連接在所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)的上方，相鄰的兩可動(dòng)關(guān)節(jié)之間以及最底端的可動(dòng)關(guān)節(jié)與不可動(dòng)關(guān)節(jié)之間均活動(dòng)連接；一牽拉體，所述牽拉體的一端固定連接所述卷?yè)P(yáng)輪上，另一端穿過(guò)各關(guān)節(jié)并固定在最低端可動(dòng)關(guān)節(jié)上。
2.如權(quán)利要求I所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，相鄰的兩可動(dòng)關(guān)節(jié)之間以及最底端的可動(dòng)關(guān)節(jié)與不可動(dòng)關(guān)節(jié)之間均通過(guò)卡槽相互嵌套連接。
3.如權(quán)利要求2所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)均包括扭簧、扭簧軸、扭簧卡扣以及扭簧軸槽，所述扭簧套設(shè)在所述扭簧軸上，所述扭簧的一端嵌設(shè)在所述扭簧卡扣上，所述扭簧軸設(shè)置在所述扭簧軸槽內(nèi)。
4.如權(quán)利要求3所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)節(jié)均包括用于放置所述牽拉體的牽拉體槽，所述牽拉體槽設(shè)置于所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)節(jié)的內(nèi)側(cè)。
5.如權(quán)利要求I所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，所述控制開(kāi)關(guān)包括一正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)和一反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)，所述正轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)設(shè)電機(jī)的正轉(zhuǎn)極限角度上，所述反轉(zhuǎn)微動(dòng)開(kāi)關(guān)安裝在預(yù)設(shè)電機(jī)的反轉(zhuǎn)極限角度上。
6.如權(quán)利要求I所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)和可動(dòng)關(guān)節(jié)的外側(cè)均設(shè)有ABS外殼。
7.如權(quán)利要求I所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，所述牽拉體為鋼絲繩。
8.如權(quán)利要求I所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，所述牽拉體為尼龍繩。
9.如權(quán)利要求I所述的帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，其特征在于，所述可動(dòng)關(guān)節(jié)與所述不可動(dòng)關(guān)節(jié)的卡槽嵌套處采用螺釘固定。
全文摘要
一種帶反饋的活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)，包括節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊和反饋控制模塊，反饋控制模塊進(jìn)一步包括一用以驅(qū)動(dòng)活動(dòng)節(jié)肢系統(tǒng)的電機(jī)、一卷?yè)P(yáng)輪、一記憶凸輪、控制開(kāi)關(guān)以及一繼電器，卷?yè)P(yáng)輪和記憶凸輪安裝在電機(jī)的轉(zhuǎn)子軸上，控制開(kāi)關(guān)與電機(jī)連接以控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，繼電器連接控制開(kāi)關(guān)和電機(jī)的電源；節(jié)肢關(guān)節(jié)模塊進(jìn)一步包括底座、不可動(dòng)關(guān)節(jié)、若干可動(dòng)關(guān)節(jié)和牽拉體，不可動(dòng)關(guān)節(jié)固定連接在所述底座上，若干可動(dòng)關(guān)節(jié)活動(dòng)連接在不可動(dòng)關(guān)節(jié)的上方，相鄰的兩可動(dòng)關(guān)節(jié)之間以及最底端的可動(dòng)關(guān)節(jié)與不可動(dòng)關(guān)節(jié)之間均活動(dòng)連接；牽拉體的一端固定連接所述卷?yè)P(yáng)輪上，另一端穿過(guò)各關(guān)節(jié)并固定在最低端可動(dòng)關(guān)節(jié)上。
文檔編號(hào)B25J13/00GK102922537SQ20121043023
公開(kāi)日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月1日
發(fā)明者杜鑫峰, 賴華敏, 余玉平, 張淑蘭 申請(qǐng)人:浙江國(guó)自機(jī)器人技術(shù)有限公司