CN102211334B - 气压机器人关节 - Google Patents

气压机器人关节 Download PDF

Info

Publication number
CN102211334B
CN102211334B CN 201110123503 CN201110123503A CN102211334B CN 102211334 B CN102211334 B CN 102211334B CN 201110123503 CN201110123503 CN 201110123503 CN 201110123503 A CN201110123503 A CN 201110123503A CN 102211334 B CN102211334 B CN 102211334B
Authority
CN
China
Prior art keywords
extension spring
joint
gas bag
bag
air pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN 201110123503
Other languages
English (en)
Other versions
CN102211334A (zh
Inventor
苏捷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Shuanglin Marin Biological Phamacuetic Co., Ltd.
Original Assignee
SUZHOU LUNQIN INDUSTRIAL DESIGN CO LTD
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SUZHOU LUNQIN INDUSTRIAL DESIGN CO LTD filed Critical SUZHOU LUNQIN INDUSTRIAL DESIGN CO LTD
Priority to CN 201110123503 priority Critical patent/CN102211334B/zh
Publication of CN102211334A publication Critical patent/CN102211334A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102211334B publication Critical patent/CN102211334B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明提供一种气压机器人关节，属于一种机械结构，包括形成球转动副的两段刚性体，在所述两段刚性体外周均匀设置有相同的柱状气包；所述气包包括拉伸弹簧和伸缩袋，所述伸缩袋受所述拉伸弹簧约束，并随着所述拉伸弹簧的伸缩而伸缩；所述两段刚性体外周各设置有一段约束所述气包的约束体，各所述约束体内设有套住所述气包的套孔；所述气包端部各设有与增减压装置相连的气管；所述增减压装置与控制器相连接。该种机器人关节应用于各种机械臂，可以灵活实现机械臂在各个方向上的弯曲，并且关节体积小，机械结构简单，驱动方便。

Description

气压机器人关节
所属技术领域
本发明涉及一种机械结构，属于一种运动结构，特别地，是一种机器人运动关节。
背景技术
目前，机械化作业十分普及，在各种机械设备中，机械臂等类关节型的运动结构具有较大的应用空间，如挖掘机等。对于该种关节结构，主要实现的动作效果是在动力驱动下，使其向某一方向弯折，目前，对于该种动作的实现，主要采用伸缩杆结构，如挖掘机挖掘臂上方的液压杆。在采用该种结构的运动关节时，欲使关节产生一个旋转自由度，就需要设置一个伸缩杆，而拉杆的设置不仅需要配备对应的驱动源，并且将在很大程度上增加机械系统的结构体积(伸缩杆为刚性杆，在设置时需腾出较大的空间，可参见挖掘机挖掘臂)及复杂度，另外，由于伸缩杆是刚性杆，因此，各伸缩杆之间的自由度将会相互限制，使得运动关节很不灵活。目前较多的机器人运动关节亦采用该种结构，其缺点是，关节结构复杂、空间体积大、运动自由度少、运动不灵活。
发明内容
对于上述的问题，本发明的目的在于提供一种气压机器人关节，该种机器人关节应用于各种机械臂，可以灵活实现机械臂在各个方向上的弯曲，并且关节体积小，机械结构简单，驱动方便。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该气压机器人关节包括形成球转动副的两段刚性体，在所述两段刚性体外周均匀设置有相同的柱状气包；
所述气包包括拉伸弹簧和伸缩袋，所述伸缩袋受所述拉伸弹簧约束，并随着所述拉伸弹簧的伸缩而伸缩；
所述两段刚性体外周各设置有一段约束所述气包的约束体，各所述约束体内设有套住所述气包的套孔；
所述气包端部各设有与增减压装置相连的气管；所述增减压装置与控制器相连接。
进一步地，所述拉伸弹簧两端部由硬质网格封堵，所述伸缩袋设于所述拉伸弹簧内部，且所述伸缩袋表面不可拉伸，在所述拉伸弹簧自然状态下，所述伸缩袋纵向呈褶皱状态，且所述伸缩袋两端部贴有用于压住所述硬质网格的垫片。
进一步地，所述约束体内的所述套孔内表面光滑，以利于所述气包的伸缩。
进一步地，所述约束体为硬质体。
进一步地，两段所述约束体之间在接近所述球转动副处由质软约束关节相连接，该质软约束关节对所述气包起包裹与限制作用。
进一步地，所述质软约束关节为硅胶。
本发明的有益效果在于：该气压机器人关节在动作时，可通过增减压装置调节各气包内的气压，在给各气包内加压后，气包将克服拉伸弹簧的弹力，纵向伸展，由于受到约束体的约束，以及其它气包的限制，气包将从球转动副处向所述刚性体径向外侧拱出，从而使两段刚性体发生相对弯曲，亦即使整个机器人关节发生动作，通过调节各气包内的压力，则可以灵活调节机器人关节的弯折方向，在气包数量较多时，基本可以实现万向可控关节结构，相对于由伺服电机与拉杆结构组成的机器人关节，本气压机器人关节的结构简单，驱动方便，且自由度大，转向灵活。
附图说明
图1是本气压机器人关节一个实施例的纵切面图。
图2是图1实施例中气包的动作原理图。
图3是本气压机器人关节中气包的一个实施例。
图4是本气压机器人关节的一个四气包型实施例的控制结构图。
图5是本气压机器人关节的一个八气包型实施例的横截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：
在图1中，给出了本气压机器人关节一个实施例的纵切面图，为了方便说明问题，该纵切面图中仅示出了两个绕刚性体101相隔180°的气包1。
在该实施例中，该气压机器人关节包括形成球转动副104的两段刚性体101，在所述两段刚性体101外周均匀设置有相同的柱状气包1；
所述气包1的结构如图3所示，包括拉伸弹簧111和伸缩袋112，所述伸缩袋112受所述拉伸弹簧111约束，所述拉伸弹簧111两端部由硬质网格113封堵，所述伸缩袋112设于所述拉伸弹簧111内部，且所述伸缩袋112表面不可拉伸，在所述拉伸弹簧111自然状态下，所述伸缩袋112纵向呈褶皱状态，这样，所述伸缩袋112即可随着所述拉伸弹簧111的伸缩而伸缩，所述伸缩袋112两端部贴有用于压住所述硬质网格113的垫片114；伸缩袋112端部各设有与增减压装置(未图示)相连的气管115；所述增减压装置与控制器相连接。
对于气包1、增减压装置、控制器之间的控制结构图，由图4示出，在图4中，给出了本气压机器人关节的一个四气包型实施例的控制结构，实施过程中，第一气包11、第二气包12、第三气包13、第四气包14中应设有压力传感器，将各气包内压强传感至所述控制器4，该控制器4再根据关节欲弯折方向与角度，通过计算分析得到各气包内所需满足的气压条件，从而对所述增减压装置3进行控制，使其对各气包内气压进行调节。
在图1实施例中，所述两段刚性体101外周各设置有一段约束所述气包1的约束体102，各所述约束体102内设有套住所述气包1的套孔；所述约束体102应为硬质体，如硬质塑胶体，以起到良好的约束作用，而其内的所述套孔内表面光滑，以利于所述气包1的伸缩。
另外，两段所述约束体102之间在接近所述球转动副104处由质软约束关节103相连接，该质软约束关节103对所述气包1起包裹与限制作用，参考人体关节，该质软约束关节103可采用硅胶构成。
该气压机器人关节在动作时，可通过增减压装置3调节各气包1内的气压，在给各气包1内加压后，气包1将克服拉伸弹簧的弹力，纵向伸展，由于受到约束体102的约束，以及其它气包的限制，气包1将从球转动副104处向所述刚性体101径向外侧拱出，从而使两段刚性体101发生相对弯曲，亦即使整个机器人关节发生动作，其原理示意如图2所示，在气包1内压强增大时，将纵向伸展，由于其受到如图3所示的三处约束阻力，它将处于图2所示的弯折状态。
在实际工作中，各气包1内应都具备一定压强，并通过气包1压强的差异以及拉伸弹簧的弹力将刚机器人关节约束成所需角度，工作中，通过调节各气包1内的压力，可以灵活调节机器人关节的弯折方向，在气包1数量较多时，基本可以实现万向可控关节结构，如图5给出了本气压机器人关节的一个八气包型实施例的横截面示意图，在该图中，可分别调节八个气包1中压强，从而在八个方向上调节机器人关节的转向，该八种调节参数经组合后，即可获得全方位的角度调节，从而使该机器人关节获得极高的转向灵活性。
相对于由伺服电机与拉杆结构组成的机器人关节，本气压机器人关节的结构简单，驱动方便，且自由度大，转向灵活。

Claims (4)

1.一种气压机器人关节，包括形成球转动副(104)的两段刚性体(101)，在所述两段刚性体(101)外周均匀设置有相同的柱状气包(1)；
所述气包(1)包括拉伸弹簧(111)和伸缩袋(112)，所述伸缩袋(112)受所述拉伸弹簧(111)约束，并随着所述拉伸弹簧(111)的伸缩而伸缩；
所述气包(1)端部各设有与增减压装置(3)相连的气管(105)；所述增减压装置(3)与控制器(4)相连接；
其特征在于：所述两段刚性体(101)外周各设置有一段约束所述气包(1)的约束体(102)，各所述约束体(102)内设有套住所述气包(1)的套孔；所述拉伸弹簧(111)两端部由硬质网格(113)封堵，所述伸缩袋(112)设于所述拉伸弹簧(111)内部，且所述伸缩袋(112)表面不可拉伸，在所述拉伸弹簧(111)自然状态下，所述伸缩袋(112)纵向呈褶皱状态，且所述伸缩袋(112)两端部贴有用于压住所述硬质网格(113)的垫片(114)。
2.根据权利要求1所述的气压机器人关节，其特征在于：所述约束体(102)内的所述套孔内表面光滑。
3.根据权利要求1所述的气压机器人关节，其特征在于：两段所述约束体(102)之间在接近所述球转动副(104)处由质软约束关节(103)相连接。
4.根据权利要求3所述的气压机器人关节，其特征在于：所述质软约束关节(103)为硅胶。
CN 201110123503 2011-05-13 2011-05-13 气压机器人关节 Active CN102211334B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110123503 CN102211334B (zh) 2011-05-13 2011-05-13 气压机器人关节

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110123503 CN102211334B (zh) 2011-05-13 2011-05-13 气压机器人关节

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102211334A CN102211334A (zh) 2011-10-12
CN102211334B true CN102211334B (zh) 2013-09-25

Family

ID=44742987

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110123503 Active CN102211334B (zh) 2011-05-13 2011-05-13 气压机器人关节

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102211334B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105735391B (zh) * 2016-03-01 2017-12-15 中国科学院合肥物质科学研究院 一种水底掘进软体机器人
CN105919772B (zh) * 2016-04-12 2019-03-08 哈尔滨易奥秘科技发展有限公司 一种可穿戴的手部康复训练装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531009A (zh) * 2009-04-04 2009-09-16 北华大学 三维复合型柔性关节

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3918955A1 (de) * 1989-06-09 1989-12-21 Ringer Michael Technischer nachbau des biologischen muskelprinzips als technischer muskel. tier- oder menschenaehnlicher roboter mit technischen muskeln. teile dieses roboters als prothesen. weitere anwendungen des muskels: als hub- und zugvorrichtung, als muskelmotor, als objektpositionierung durch mehrere muskeln, als federwegeinsteller.
US7189229B2 (en) * 2002-09-16 2007-03-13 Prorhythm, Inc. Balloon alignment and collapsing system
CN2591336Y (zh) * 2002-12-27 2003-12-10 刘忠魁 气动多向运动关节
CN100368161C (zh) * 2005-02-23 2008-02-13 江南大学 组合肌肉式多方向弯曲的柔性关节
CN100566680C (zh) * 2005-04-04 2009-12-09 江南大学 螺旋弹簧式人工肌肉的柔性关节
CN101306535A (zh) * 2008-07-09 2008-11-19 北京理工大学 一种气动人工肌肉
CN201380495Y (zh) * 2009-04-04 2010-01-13 北华大学 伸长型人工肌肉

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101531009A (zh) * 2009-04-04 2009-09-16 北华大学 三维复合型柔性关节

Also Published As

Publication number Publication date
CN102211334A (zh) 2011-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Hauser et al. Jammjoint: A variable stiffness device based on granular jamming for wearable joint support
EP3196484B1 (en) Actuator device, power assist robot, and humanoid robot
CN101817181B (zh) 基于气动肌肉的六自由度柔性机械手臂
CN101518472B (zh) 下肢智能携行外骨骼系统及其控制方法
CN100588511C (zh) 关节构造体及机器人手臂
CN105082172A (zh) 一种基于串联弹性驱动器的并联三自由度柔顺机械手腕
CN101439513B (zh) 复合驱动多种类关节的姿态表现机器人
CN103340731B (zh) 基于流体转换的外骨骼辅助康复治疗系统
CN101543997B (zh) 柔性机械手的关节驱动装置及柔性机械手
US20110185837A1 (en) Humanoid robot implementing a spherical hinge with coupled actuators
CN102601792B (zh) 一种绳索远程驱动控制的仿人机器人
CN203804991U (zh) 弹簧线控柔性象鼻机械臂
CN104260081B (zh) 三自由度驱动器及驱动方法
CN105291132A (zh) 一种可实现主动与半被动驱动的仿人机器人膝关节
CN205054509U (zh) 一种新型人工肌肉
CN103786165A (zh) 气动空间弯曲柔性关节
CN102189556A (zh) 带缓冲弹簧和柔性轴套的气动肌肉柔顺肘关节装置
CN203780644U (zh) 带有脊柱关节和弹性腿的仿生四足机器人
CN1325229C (zh) 一种可穿戴式的柔性外骨骼机械手
CN102211334B (zh) 气压机器人关节
Akagi et al. Development of a rodless type flexible pneumatic cylinder and its application
CN104552332A (zh) 仿生脊柱活动节段
CN105342806A (zh) 一种人体关节运动辅助装置及人体运动助力装置
CN202071080U (zh) 一种带缓冲弹簧和柔性轴套的气动肌肉柔顺肘关节装置
CN114145964B (zh) 一种人机相容的双级并联式手腕外骨骼康复机器人

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C53 Correction of patent for invention or patent application
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Su Jie

Inventor before: Ma Genchang

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: MA GENCHANG TO: SU JIE

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: JIANGSU SHUANGLIN MARIN BIOLOGICAL PHAMACUETIC CO.

Free format text: FORMER OWNER: SUZHOU RENTGEN DESIGN CO., LTD.

Effective date: 20131128

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 215000 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE TO: 226200 NANTONG, JIANGSU PROVINCE

TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20131128

Address after: Two road embankment on the north side of Lu Bei Cun lvsigang town 226200 Jiangsu city of Qidong Province

Patentee after: Jiangsu Shuanglin Marin Biological Phamacuetic Co., Ltd.

Address before: Xinghu Street Industrial Park of Suzhou city in Jiangsu province 215000 China No. 328 building B601-65 room

Patentee before: Suzhou Lunqin Industrial Design Co.,Ltd.