氣動柔性扭轉關節的製作方法
2023-06-12 12:17:01
專利名稱：氣動柔性扭轉關節的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於扭轉關節，尤其是氣動柔性扭轉關節，適用於設計製作機械手的場合。
背景技術：
當代電動機器人或液壓控制機器人的所有驅動部件都是作往復運動或旋轉運動。當它們被用來建造機器人的關節時，要把往復或旋轉運動轉換成所要求的其他運動方式，通常必需有一套機械裝置。以這種方式設計的機器人關節可能具有高精確度和大輸出功率。然而，它們趨向於體積大、結構複雜以及價格昂貴。而且靈活性也遠遠落後於人體的關節。
由於當代機器人驅動部件存在以上缺點，所以靈巧的機器人驅動部件的發展成為機器人製造者的共同興趣所在，機器人工程師正在尋求驅動部件的新類型以取代那些舊的。我們正在設法發展一種新類型的氣動柔性扭轉關節，這種部件能直接應用於機器人關節的彎曲運動，特別是在微型化的機器人中的應用。
發明內容
本實用新型的任務是克服現有技術的缺點，提供一種結構簡單合理，成本低廉，操作簡便，使用效果好的氣動柔性扭轉關節。
氣動柔性扭轉關節，其特徵是由氣動柔性氣缸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盤7相連，圓形轉盤7和固定軸一起可以圍繞著中軸6，相對於固定盤5作自由轉動。
本實用新型與現有技術相比，其結構簡單合理，採用氣動技術，模擬人類關節的扭轉運動過程，達到用於機器人關節的彎曲扭轉運動的能力，成本低廉，操作簡便，使用效果好，具有較大的實施價值。
圖1為初始狀態的氣動柔性扭轉關節結構示意圖。
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-圓形轉盤圖2為充氣狀態的氣動柔性扭轉關節結構示意圖。
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-圓形轉盤具體實施方式
附圖1和附圖2為本實用新型的一個實施例。如附圖1所示，本實用新型的實施方案為氣動柔性扭轉關節，其特徵是由氣動柔性氣缸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盤7相連，圓形轉盤7和固定軸一起可以圍繞著中軸6，相對於固定盤5作自由轉動。本實用新型的工作原理為當在兩個氣動柔性氣缸1中通入壓縮氣體時，圓形轉盤7將在氣動柔性氣缸1的推動下繞中軸6相對於固定盤5旋轉一個角度，如圖2所示。改變充氣壓力大小便可控制扭轉角度。通過控制柔性扭轉關節的充氣壓力的大小來最終控制扭轉角度的大小，由閉環控制的方式實現對柔性關節轉動角度的精確控制。在初始階段，呈軸對稱安置的兩個氣動柔性氣缸1處於自然長度狀態，即軸向伸長量為0，如附圖1所示；然後對兩個氣動柔性氣缸1都通入壓強為P的壓縮空氣，氣動柔性氣缸1由於受到氣體壓力拉伸變長，由於氣動柔性氣缸1的一端與固定盤相連，與圓形轉盤7脫開；而另一端與固定盤5脫開，與圓形轉盤7相連，故圓形轉盤7將在伸長的氣動柔性氣缸1的推動下，繞中軸6相對於固定盤5旋轉一個角度2α(每個伸長的圓柱形彈性殼的扭轉角度貢獻為角度α)，如附圖2所示，這樣就實現了扭轉角度的大小的最終控制。
權利要求1.氣動柔性扭轉關節，其特徵是由氣動柔性氣缸(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盤(7)相連，圓形轉盤(7)和固定軸一起可以圍繞著中軸(6)，相對於固定盤(5)作自由轉動。
專利摘要氣動柔性扭轉關節，其特徵是由氣動柔性氣缸(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，圓形轉盤(7)和固定軸一起可以圍繞著中軸(6)，相對於固定盤(5)作自由轉動。當在兩個氣動柔性氣缸(1)中通入壓縮氣體時，圓形轉盤(7)將在氣動柔性氣缸(1)的推動下繞中軸(6)相對於固定盤(5)旋轉一個角度，形成模擬機器人的扭轉運動過程。其結構簡單合理，成本低廉，工作可靠，響應速度快，使用效果好，具有較大的實施價值。
文檔編號F15B15/00GK2628779SQ0325564
公開日2004年7月28日 申請日期2003年7月14日 優先權日2003年7月14日
發明者張立彬, 楊慶華, 沈建冰, 阮健 申請人:浙江工業大學