CN102198663B - 非完全对称截面气动柔性弯曲关节 - Google Patents
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Abstract
非完全对称截面气动柔性弯曲关节，包括左端盖和右端盖，所述右端盖上开有与大气连通的螺纹孔，所述左端盖和右端盖之间密封连接有非完全对称截面橡胶管，所述非完全对称截面橡胶管中嵌有金属丝；所述非完全对称截面橡胶管内的空间是关节的内腔，所述关节的内腔与螺纹孔连通；所述非完全对称截面橡胶管包括薄侧壁和厚侧壁，所述非完全对称截面橡胶管的厚侧壁上粘覆有薄弹簧钢片。本发明的优点：结构简单，设计巧妙，控制容易，运动灵活，具有较大的实施价值。
Description
技术领域
本发明属于气动柔性弯曲关节，尤其涉及一种非完全对称截面气动柔性弯曲关节。
背景技术
关节的设计是机械人灵巧手手指设计制作中的一个关键技术，关节的灵敏性和关节结构的复杂程度直接决定机械手的结构和尺寸。传统的设计思想是基于纯机械结构进行，以滑轮、钢索、链条等形式构成机械手的弯曲关节，主要缺点是需要外加传动机构，需要电机或者液压作为驱动，空间尺寸大，结构复杂，功率自重比小，控制困难，影响实施效果。也有提出气动关节，如专利号是：200720106286.7，专利名称是气动刚柔性弯曲关节，公开了一种气动刚柔性弯曲关节，包括左、右两个端盖、环形橡胶管、约束钢丝、嵌套在所述的橡胶管壁中的螺旋钢丝，所述的橡胶管两端分别与两个端盖密封连接，所述的端盖上开有与大气联通的通孔，所述的约束钢丝安装在橡胶管一侧的管壁中，且所述的约束钢丝与所述的螺旋钢丝的匝缠绕固定，所述的环形橡胶管内固接有链条，所述的链条由前后端依次铰接的链片组成，所述的约束钢丝在所述的链片构成的平面的延伸面。但还存在的缺点是：1、端盖、环形橡胶管、链条之间固定麻烦、安装不方便；2、在抓取过程中，关节受到垂直与弯曲平面的外载荷时，链条链片之间的摩擦力因载荷大小与位置的改变而改变，且各链片间的摩擦力各不相同，使得气动柔性关节的建模更加困难。
发明内容
本发明要解决现有气动刚柔性弯曲关节存在固定麻烦、安装不方便、难以实现数学建模的问题，提供了一种动作灵活、固定简单、安装方便、易于数学建模的非完全对称截面气动柔性弯曲关节。
本发明的技术方案：
非完全对称截面气动柔性弯曲关节，包括左端盖和右端盖，所述右端盖上开有与大气连通的螺纹孔，其特征在于：所述左端盖和右端盖之间密封连接有非完全对称截面橡胶管，所述非完全对称截面橡胶管中嵌有金属丝；所述非完全对称截面橡胶管内的空间是关节的内腔，所述关节的内腔与螺纹孔连通；所述非完全对称截面橡胶管包括薄侧壁和厚侧壁，所述非完全对称截面橡胶管的厚侧壁上粘覆有薄弹簧钢片。
进一步，所述金属丝是螺旋钢丝。
进一步，所述非完全对称截面橡胶管与左端盖和右端盖之间分别设有粘结层，所述粘结层是强力胶。
进一步，所述薄弹簧钢片与所述非完全对称截面橡胶管胶接，其两端通过螺钉分别与左端盖和右端盖固定连接。
本发明的工作原理：通过螺纹孔把压缩气体从右端盖通入整个关节的内腔，由于螺旋钢丝和薄弹簧钢片的作用，整个关节向薄弹簧钢片的方向发生弯曲，弯曲的角度随着通入压缩气体的压力的增大而增大；通过螺纹孔释放关节内腔的压缩气体，在非完全对称截面橡胶管、薄弹簧钢片和螺旋钢丝的作用下，关节恢复原状。当受到与弯曲平面垂直的力作用时，由于非完全对称截面橡胶管厚壁侧及薄弹簧钢片的作用，关节不会产生相应的弯曲变形。在运动过程中，整个关节只有轴向伸缩，没有径向的变形。本发明所述的非完全对称截面气动柔性弯曲关节，结构简单，设计巧妙，控制容易，运动灵活，具有较大的实施价值。
本发明的有益效果主要表现在：1.橡胶管截面设计成非完全对称结构，同时配合薄弹簧钢片，关节只能向装有薄弹簧钢片一侧弯曲，不会有其他方向的变形，使得关节在受到外载荷作用时，不会产生其他方向的弯曲变形，易于控制；2. 非完全对称截面气动柔性弯曲关节设有厚壁侧，使得关节在抓取物体时，接触面积增大，易于抓取，同时也方便触觉、力等传感器的安装。
附图说明
图1是本发明的原始状态的结构示意图。
图2是本发明沿图1中A-A向的剖视图。
图3是本发明的弯曲状态的结构示意图。
具体实施方式
参照图1-3，非完全对称截面气动柔性弯曲关节，包括左端盖1和右端盖4，所述右端盖4上开有与大气连通的螺纹孔41，所述左端盖1和右端盖4之间密封连接有非完全对称截面橡胶管2，所述非完全对称截面橡胶管2中嵌有金属丝3；所述非完全对称截面橡胶管2内的空间是关节的内腔6，所述关节的内腔6与螺纹孔41连通；所述非完全对称截面橡胶管2包括薄侧壁和厚侧壁，所述非完全对称截面橡胶管2的厚侧壁上粘覆有薄弹簧钢片5。
所述金属丝3是螺旋钢丝。
所述非完全对称截面橡胶管2与左端盖1和右端盖4之间分别设有粘结层，所述粘结层是强力胶。
所述薄弹簧钢片5与所述非完全对称截面橡胶管2胶接，其两端通过螺钉分别与左端盖1和右端盖4固定连接。
本发明的工作原理：通过螺纹孔41把压缩气体从右端盖4通入整个关节的内腔6，由于螺旋钢丝和薄弹簧钢片5的作用，整个关节向薄弹簧钢片5的方向发生弯曲，弯曲的角度随着通入压缩气体的压力的增大而增大；通过螺纹孔41释放关节内腔6的压缩气体，在非完全对称截面橡胶管2、薄弹簧钢片5和螺旋钢丝的作用下，关节恢复原状。当受到与弯曲平面垂直的力作用时，由于非完全对称截面橡胶管2厚壁侧及薄弹簧钢片5的作用，关节不会产生相应的弯曲变形。在运动过程中，整个关节只有轴向伸缩，没有径向的变形。本发明所述的非完全对称截面气动柔性弯曲关节，结构简单，设计巧妙，控制容易，运动灵活，具有较大的实施价值。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (4)
1.非完全对称截面气动柔性弯曲关节，包括左端盖和右端盖，所述右端盖上开有与大气连通的螺纹孔，其特征在于：所述左端盖和右端盖之间密封连接有非完全对称截面橡胶管，所述非完全对称截面橡胶管中嵌有金属丝；所述非完全对称截面橡胶管内的空间是关节的内腔，所述关节的内腔与螺纹孔连通；所述非完全对称截面橡胶管包括薄侧壁和厚侧壁，所述非完全对称截面橡胶管的厚侧壁上粘覆有薄弹簧钢片。
2.根据权利要求1所述的非完全对称截面气动柔性弯曲关节，其特征在于：所述金属丝是螺旋钢丝。
3.根据权利要求1或2所述的非完全对称截面气动柔性弯曲关节，其特征在于：所述非完全对称截面橡胶管与左端盖和右端盖之间分别设有粘结层，所述粘结层是强力胶。
4.根据权利要求3所述的非完全对称截面气动柔性弯曲关节，其特征在于：所述薄弹簧钢片与所述非完全对称截面橡胶管胶接，其两端通过螺钉分别与左端盖和右端盖固定连接。
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