復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)械關(guān)節(jié)，尤其涉及一種復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前現(xiàn)有的關(guān)節(jié)中，驅(qū)動(dòng)器的發(fā)展已經(jīng)成為關(guān)節(jié)發(fā)展的重中之重，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)精度可以達(dá)到設(shè)計(jì)使用的要求，但是電機(jī)的功率比小，電機(jī)和減速傳動(dòng)裝置要占據(jù)很大的一部分空間，極大地限制的關(guān)節(jié)發(fā)展；因此需要一種復(fù)合驅(qū)動(dòng)的方式，增大功率，節(jié)約空間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，采用記憶合金與電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)的方式，巧妙地將運(yùn)用記憶合金形變時(shí)產(chǎn)生的大應(yīng)力抵消關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的大部分驅(qū)動(dòng)力，再利用電機(jī)準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)要求的角度，實(shí)現(xiàn)了記憶合金和電機(jī)的完美結(jié)合，能夠增大驅(qū)動(dòng)功率，節(jié)約空間。
[0004]本發(fā)明的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，包括復(fù)合動(dòng)力源、關(guān)節(jié)殼體和用于驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分；所述復(fù)合動(dòng)力源包括記憶合金絲和電機(jī)；所述驅(qū)動(dòng)部分包括絲杠和滑塊，所述絲杠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述記憶合金絲連接于滑塊與關(guān)節(jié)殼體之間用于沿絲杠軸向?yàn)榛瑝K提供力的作用；
[0005]進(jìn)一步，所述關(guān)節(jié)殼體包括套接在一起并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼體和內(nèi)殼體，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括轉(zhuǎn)動(dòng)板和離合器；所述轉(zhuǎn)動(dòng)板固定于外殼體內(nèi)壁；所述離合器的主動(dòng)部分固定于絲杠，離合器的從動(dòng)部分同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接于轉(zhuǎn)動(dòng)板，離合器的從動(dòng)部分與轉(zhuǎn)動(dòng)板之間設(shè)有用于控制離合器接合和分離的第一記憶合金彈簧；
[0006]進(jìn)一步，所述關(guān)節(jié)殼體還包括轉(zhuǎn)動(dòng)殼體；所述轉(zhuǎn)動(dòng)殼體通過(guò)沿內(nèi)殼體徑向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接于內(nèi)殼體；所述驅(qū)動(dòng)部分還包括傳動(dòng)連接于絲杠和所述轉(zhuǎn)軸之間的錐齒輪副；所述錐齒輪副包括固定于絲杠的主動(dòng)錐齒輪和同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪；兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪與內(nèi)殼體之間均設(shè)有用于沿轉(zhuǎn)軸軸向?yàn)橄鄳?yīng)從動(dòng)錐齒輪提供彈力使相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪與主動(dòng)錐齒輪嚙合或分離的第二記憶合金彈簧；
[0007]進(jìn)一步，所述兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪與內(nèi)殼體之間還設(shè)有用于沿轉(zhuǎn)軸軸向?yàn)橄鄳?yīng)從動(dòng)錐齒輪提供彈力使相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪與主動(dòng)錐齒輪分離的復(fù)位彈簧；
[0008]進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)板的第一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器通過(guò)傳感器安裝支架固定于轉(zhuǎn)動(dòng)板；
[0009]進(jìn)一步，所述外殼體與內(nèi)殼體之間設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承；
[0010]進(jìn)一步，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括固定于所述轉(zhuǎn)軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器；
[0011]進(jìn)一步，所述內(nèi)殼體內(nèi)壁對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)第二記憶合金彈簧固定有兩個(gè)固定座，兩從動(dòng)錐齒輪之間設(shè)有一個(gè)中間塊，轉(zhuǎn)軸和絲杠均轉(zhuǎn)動(dòng)連接于中間塊。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，采用記憶合金與電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)的方式，巧妙地將運(yùn)用記憶合金形變時(shí)產(chǎn)生的大應(yīng)力抵消關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的大部分驅(qū)動(dòng)力，再利用電機(jī)準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)要求的角度，實(shí)現(xiàn)了記憶合金和電機(jī)的完美結(jié)合，能夠增大驅(qū)動(dòng)功率，節(jié)約空間。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為本發(fā)明的正視圖；
[0014]圖2為本發(fā)明的等軸測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]圖1為本發(fā)明的正視圖；圖2為本發(fā)明的等軸測(cè)圖，如圖所示:本實(shí)施例的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，包括復(fù)合動(dòng)力源、關(guān)節(jié)殼體和用于驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分；所述復(fù)合動(dòng)力源包括記憶合金絲I和電機(jī)2 ;所述驅(qū)動(dòng)部分包括絲杠3和滑塊4，所述絲杠3由電機(jī)2驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述記憶合金絲I連接于滑塊4與關(guān)節(jié)殼體之間用于沿絲杠3軸向?yàn)榛瑝K4提供力的作用；滑塊4與絲杠3連接形成絲杠螺母副，在模仿肘關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)與伸屈運(yùn)動(dòng)中，利用記憶合金相變產(chǎn)生的力抵消關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)所需要的大部分力，同時(shí)利用絲杠3的自鎖特性，使得關(guān)節(jié)只有在電機(jī)2的驅(qū)動(dòng)下才能動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)電機(jī)2的小驅(qū)動(dòng)力帶動(dòng)大負(fù)載的功能，記憶合金絲I共有兩個(gè)，兩記憶合金絲I沿絲杠3軸向分列于滑塊4兩側(cè)，兩記憶合金絲I的一端均固定于滑塊4，另一端分別通過(guò)連接塊5固定于內(nèi)殼體的內(nèi)壁，記憶合金絲I通電后產(chǎn)生應(yīng)變使得一端發(fā)生拉伸，為滑塊4提供力的作用，具體為彈力，使滑塊4有移動(dòng)的趨勢(shì)，但是由于絲杠3的自鎖特性，滑塊4無(wú)法移動(dòng)同樣絲杠3也不能發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，因此關(guān)節(jié)不能夠動(dòng)作；所述電機(jī)2根據(jù)所需轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，帶動(dòng)絲杠3旋轉(zhuǎn)、滑塊4滑移相應(yīng)的距離，由于之前滑塊4受到一定的拉力，因此電機(jī)2只需要很小的轉(zhuǎn)矩便可以驅(qū)動(dòng)絲杠3轉(zhuǎn)動(dòng)；電機(jī)2通過(guò)支撐塊6固定在關(guān)節(jié)殼體內(nèi)壁，電機(jī)2的輸出軸與絲杠3通過(guò)圓柱齒輪副傳動(dòng)連接。
[0016]本實(shí)施例中，所述關(guān)節(jié)殼體包括套接在一起并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼體7和內(nèi)殼體8，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括轉(zhuǎn)動(dòng)板9和離合器10 ;所述轉(zhuǎn)動(dòng)板9固定于外殼體7內(nèi)壁；所述離合器10的主動(dòng)部分固定于絲杠3，離合器10的從動(dòng)部分同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接于轉(zhuǎn)動(dòng)板9，離合器10的從動(dòng)部分與轉(zhuǎn)動(dòng)板9之間設(shè)有用于控制離合器10接合和分離的第一記憶合金彈簧11 ；外殼體7和內(nèi)殼體8均為筒形結(jié)構(gòu)，內(nèi)殼體8橫斷面為半個(gè)圓弧，便于觀察其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，絲杠3沿內(nèi)殼體8軸線布置，離合器10的從動(dòng)部分通過(guò)與絲杠3同軸設(shè)置的輪軸軸向滑動(dòng)連接于轉(zhuǎn)動(dòng)板9，第一記憶合金彈簧11套裝于輪軸外部，第一記憶合金彈簧11通電發(fā)生拉伸膨脹，擠壓離合器10接合，將絲杠3的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞至轉(zhuǎn)動(dòng)板9，關(guān)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，第一記憶合金彈簧11斷電后收縮，使離合器10分離。
[0017]本實(shí)施例中，所述關(guān)節(jié)殼體還包括轉(zhuǎn)動(dòng)殼體12 ;所述轉(zhuǎn)動(dòng)殼體12通過(guò)沿內(nèi)殼體8徑向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸13轉(zhuǎn)動(dòng)連接于內(nèi)殼體8 ;所述驅(qū)動(dòng)部分還包括傳動(dòng)連接于絲杠3和所述轉(zhuǎn)軸13之間的錐齒輪副；所述錐齒輪副包括固定于絲杠3的主動(dòng)錐齒輪14和同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述轉(zhuǎn)軸13的兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪15 ;兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪15與內(nèi)殼體8之間均設(shè)有用于沿轉(zhuǎn)軸13軸向?yàn)橄鄳?yīng)從動(dòng)錐齒輪15提供彈力使相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪15與主動(dòng)錐齒輪14嚙合或分離的第二記憶合金彈簧16 個(gè)第二記憶合金彈簧16通電膨脹后能推動(dòng)相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪15滑動(dòng)進(jìn)而與主動(dòng)錐齒輪14嚙合，使轉(zhuǎn)動(dòng)殼體12相對(duì)于內(nèi)殼體8轉(zhuǎn)動(dòng)，相應(yīng)第二記憶合金彈簧16斷電后收縮，帶動(dòng)相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪15滑動(dòng)并與主動(dòng)錐齒輪14之間脫離嚙合，兩從動(dòng)錐齒輪15可固定于轉(zhuǎn)軸13，轉(zhuǎn)軸13通過(guò)鍵與轉(zhuǎn)動(dòng)殼體12同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接。
[0018]本實(shí)施例中，所述兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪15與內(nèi)殼體8之間還設(shè)有用于沿轉(zhuǎn)軸13軸向?yàn)橄鄳?yīng)從動(dòng)錐齒輪15提供彈力使相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪15與主動(dòng)錐齒輪14分離的復(fù)位彈簧17，提高從動(dòng)錐齒輪15復(fù)位的可靠性。
[0019]本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)板9的第一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器18 ;所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器18通過(guò)傳感器安裝支架19固定于轉(zhuǎn)動(dòng)板9 ;時(shí)刻監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)角度與角速度，進(jìn)行動(dòng)態(tài)的負(fù)反饋。
[0020]本實(shí)施例中，所述外殼體7與內(nèi)殼體8之間設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承20。
[0021]本實(shí)施例中，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括固定于所述轉(zhuǎn)軸13的第二轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器21 ;時(shí)刻反饋關(guān)節(jié)伸屈運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)過(guò)的角度及伸屈運(yùn)動(dòng)的角速度，使得關(guān)節(jié)的伸屈運(yùn)動(dòng)可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)負(fù)反饋。
[0022]本實(shí)施例中，所述內(nèi)殼體8內(nèi)壁對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸13及兩個(gè)第二記憶合金彈簧16固定有兩個(gè)固定座22，兩從動(dòng)錐齒輪15之間設(shè)有一個(gè)中間塊23，轉(zhuǎn)軸13和絲杠3均轉(zhuǎn)動(dòng)連接于中間塊23 ;轉(zhuǎn)軸13為臺(tái)階軸，第二記憶合金彈簧16和復(fù)位彈簧17可相互套裝在一起并連接于相應(yīng)固定座22和轉(zhuǎn)軸13上的相應(yīng)臺(tái)肩處，第二記憶合金彈簧16和復(fù)位彈簧17也可按如圖所示結(jié)構(gòu)，第二記憶合金彈簧16連接于相應(yīng)固定座22和轉(zhuǎn)軸13上的相應(yīng)臺(tái)肩處，復(fù)位彈簧17套于轉(zhuǎn)軸13外部并連接于相應(yīng)固定座22的端面和相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪15的端面，復(fù)位彈簧17均為拉伸彈簧，設(shè)置中間塊23能有效的將絲杠3和轉(zhuǎn)軸13連接起來(lái)，為絲杠3提供一個(gè)支撐點(diǎn)，提高整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0023]最后說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:包括復(fù)合動(dòng)力源、關(guān)節(jié)殼體和用于驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分；所述復(fù)合動(dòng)力源包括記憶合金絲和電機(jī)；所述驅(qū)動(dòng)部分包括絲杠和滑塊，所述絲杠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述記憶合金絲連接于滑塊與關(guān)節(jié)殼體之間用于沿絲杠軸向?yàn)榛瑝K提供力的作用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述關(guān)節(jié)殼體包括套接在一起并能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的外殼體和內(nèi)殼體，所述驅(qū)動(dòng)部分還包括轉(zhuǎn)動(dòng)板和離合器；所述轉(zhuǎn)動(dòng)板固定于外殼體內(nèi)壁；所述離合器的主動(dòng)部分固定于絲杠，離合器的從動(dòng)部分同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接于轉(zhuǎn)動(dòng)板，離合器的從動(dòng)部分與轉(zhuǎn)動(dòng)板之間設(shè)有用于控制離合器接合和分離的第一記憶合金彈簧。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述關(guān)節(jié)殼體還包括轉(zhuǎn)動(dòng)殼體；所述轉(zhuǎn)動(dòng)殼體通過(guò)沿內(nèi)殼體徑向設(shè)置的轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接于內(nèi)殼體；所述驅(qū)動(dòng)部分還包括傳動(dòng)連接于絲杠和所述轉(zhuǎn)軸之間的錐齒輪副；所述錐齒輪副包括固定于絲杠的主動(dòng)錐齒輪和同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述轉(zhuǎn)軸的兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪；兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪與內(nèi)殼體之間均設(shè)有用于沿轉(zhuǎn)軸軸向?yàn)橄鄳?yīng)從動(dòng)錐齒輪提供彈力使相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪與主動(dòng)錐齒輪嚙合或分離的第二記憶合金彈簧。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述兩個(gè)從動(dòng)錐齒輪與內(nèi)殼體之間還設(shè)有用于沿轉(zhuǎn)軸軸向?yàn)橄鄳?yīng)從動(dòng)錐齒輪提供彈力使相應(yīng)從動(dòng)錐齒輪與主動(dòng)錐齒輪分離的復(fù)位彈簧。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)部分還包括安裝于轉(zhuǎn)動(dòng)板的第一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器；所述第一轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器通過(guò)傳感器安裝支架固定于轉(zhuǎn)動(dòng)板。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述外殼體與內(nèi)殼體之間設(shè)有轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)部分還包括固定于所述轉(zhuǎn)軸的第二轉(zhuǎn)動(dòng)傳感器。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，其特征在于:所述內(nèi)殼體內(nèi)壁對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)軸及兩個(gè)第二記憶合金彈簧固定有兩個(gè)固定座，兩從動(dòng)錐齒輪之間設(shè)有一個(gè)中間塊，轉(zhuǎn)軸和絲杠均轉(zhuǎn)動(dòng)連接于中間塊。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，包括復(fù)合動(dòng)力源、關(guān)節(jié)殼體和用于驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分；所述復(fù)合動(dòng)力源包括記憶合金絲和電機(jī)；所述驅(qū)動(dòng)部分包括絲杠和滑塊，所述絲杠由電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述記憶合金絲連接于滑塊與關(guān)節(jié)殼體之間用于沿絲杠軸向?yàn)榛瑝K提供力的作用；本發(fā)明的復(fù)合驅(qū)動(dòng)仿生肘關(guān)節(jié)，采用記憶合金與電機(jī)復(fù)合驅(qū)動(dòng)的方式，巧妙地將運(yùn)用記憶合金形變時(shí)產(chǎn)生的大應(yīng)力抵消關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的大部分驅(qū)動(dòng)力，再利用電機(jī)準(zhǔn)確的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)要求的角度，實(shí)現(xiàn)了記憶合金和電機(jī)的完美結(jié)合，能夠增大驅(qū)動(dòng)功率，節(jié)約空間。
【IPC分類(lèi)】B25J17/02
【公開(kāi)號(hào)】CN104890006
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510252568
【發(fā)明人】羅天洪, 郭園
【申請(qǐng)人】重慶交通大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年5月18日