CN106826909B - 一种基于记忆合金的关节锁紧机构 - Google Patents

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Abstract

一种基于记忆合金的关节锁紧机构，它涉及一种关节锁紧机构。本发明是为了解决由于欠驱动机械手关节运动的耦合性而使得手指末端轨迹不确定运动，导致现有欠驱动机械手存在失去必要的手指灵活性的问题。本发明的两个第一挡板的右端与两个第二挡板的左端可转动连接，锁紧轮安装在第一挡板的内侧壁上，连接套安装在锁紧轮上，锁紧轮内嵌至第一挡板的右端内侧壁上，隔离套和固定弹簧端块顺次远离锁紧轮一侧并安装在第二挡板的内侧壁上，记忆合金弹簧的一端与连接套连接，记忆合金弹簧的另一端绕过隔离套后与固定弹簧端块连接，锁紧弹簧的一端与隔离套连接，锁紧弹簧的另一端缠绕在锁紧轮上之后与连接套连接。本发明用于关节的锁紧。

Description

一种基于记忆合金的关节锁紧机构
技术领域
本发明涉及一种关节锁紧机构，具体涉及一种基于记忆合金的关节锁紧机构。
背景技术
机械手作为智能机器人与周围环境交互的一个重要接口，其重要性不言而喻。在移动机器人中，特别是采用电源提供能量的移动机器人，减少能源消耗是一个要特别考虑的指标。因此，驱动单元少、能量消耗少的欠驱动机械手就成为移动机器人的首选。但与全驱动机械手各关节运动和抓取力完全由驱动单元决定，欠驱动机械手各关节的运动还受到机械结构和外界接触的影响，这就使其手指的运动具有极强的运动耦合性，导致其指尖轨迹具有不确定性，相比全驱动机械手丧失了抓取的灵活性，这对要求欠驱动机械手精确抓取物体(捏取、操作等动作)提出了严峻的考验。故如何在保持欠驱动手本身优势的前提下，还能提高其抓取灵活性就成为了一个亟待解决的问题。
综上所述，由于欠驱动机械手关节运动的耦合性而使得手指末端轨迹不确定运动，导致现有欠驱动机械手存在失去必要的手指灵活性的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决由于欠驱动机械手关节运动的耦合性而使得手指末端轨迹不确定运动，导致现有欠驱动机械手存在失去必要的手指灵活性的问题。进而提供一种基于记忆合金的关节锁紧机构。
本发明的技术方案是：一种基于记忆合金的关节锁紧机构包括两个第一挡板、两个第二挡板、锁紧轮、连接套、记忆合金弹簧、隔离套、锁紧弹簧和固定弹簧端块，两个第一挡板相对设置，两个第二挡板相对设置，两个第一挡板的右端与两个第二挡板的左端可转动连接，锁紧轮安装在第一挡板的内侧壁上，连接套安装在锁紧轮上，锁紧轮内嵌至第一挡板的右端内侧壁上，隔离套和固定弹簧端块顺次远离锁紧轮一侧并安装在第二挡板的内侧壁上，记忆合金弹簧的一端与连接套连接，记忆合金弹簧的另一端绕过隔离套后与固定弹簧端块连接，锁紧弹簧的一端与隔离套连接，锁紧弹簧的另一端缠绕在锁紧轮上之后与连接套连接。
进一步地，两个第一挡板中的一个第一挡板的右端位于两个第二挡板中的一个第二挡板的左端的内侧，另一个第一挡板的右端与另一个第二挡板的左端相抵。
更进一步地，它还包括第一销轴、第二销轴和第三销轴，第一销轴穿设在两个第一挡板、两个第二挡板和锁紧轮上，第二销轴穿设在两个第二挡板和隔离套上，第三销轴穿设在固定弹簧端块上。
进一步地，锁紧轮包括轮体和限位片，限位片固定安装在轮体的一端。
进一步地，限位片为圆形片的外沿上带有至少两个限位凸起的限位片。
进一步地，两个第一挡板中的一个第一挡板的右端上开设限位孔，所述限位孔的形状与限位片的形状相匹配。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
1、本发明的基于记忆合金的手指关节锁紧机构，能够使欠驱动机械手在保持仅仅使用简单的控制方法就能够抓取多种形状物体的特性的前提下，还能够实现对接触点要求较高的捏取和操作等动作，弥补手指运动灵活性的缺失,达到类似全驱动机械手的效果。
2、本发明的基于记忆合金的关节锁紧机构，能够通过简单的开关量控制关节的锁定与否，进而对关节提供额外的约束，使关节从原来受外界影响的状态变为可控状态，进而使指尖的轨迹可规划，提高欠驱动机械手抓取的灵活性。
3、本发明的基于记忆合金的关节锁紧机构，能够替代电机为手指关节提供相应的约束，并结合关节的回弹元件，使一根三指节的机械手指，在三个锁紧机构和一个伺服电机的替代下，就能达到全驱动手指(需要三个伺服电机)的运动效果，降低了机械手指的成本、结构和控制的复杂程度。
4、本发明的基于记忆合金的关节锁紧机构，具有结构和原理简单，耗电量低，占用空间小，维护和更换方便等优点，适合用于改进并提高欠驱动机械手的抓取灵活性。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；图2是图1去掉记忆合金弹簧和锁紧弹簧后的整体结构分解图；图3是图1的分解图；图4是带有关节锁紧机构的机械手指结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图3说明本实施方式，本实施方式包括两个第一挡板1、两个第二挡板2、锁紧轮3、连接套4、记忆合金弹簧5、隔离套6、锁紧弹簧7和固定弹簧端块8，两个第一挡板1相对设置，两个第二挡板2相对设置，两个第一挡板1的右端与两个第二挡板2的左端可转动连接，锁紧轮3安装在第一挡板1的内侧壁上，连接套4安装在锁紧轮3上，锁紧轮3内嵌至第一挡板1的右端内侧壁上，隔离套6和固定弹簧端块8顺次远离锁紧轮3一侧并安装在第二挡板2的内侧壁上，记忆合金弹簧5的一端与连接套4连接，记忆合金弹簧5的另一端绕过隔离套6后与固定弹簧端块8连接，锁紧弹簧7的一端与隔离套6连接，锁紧弹簧7的另一端缠绕在锁紧轮3上之后与连接套4连接。
具体实施方式二：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的两个第一挡板1中的一个第一挡板1的右端位于两个第二挡板2中的一个第二挡板2的左端的内侧，另一个第一挡板1的右端与另一个第二挡板2的左端相抵。如此设置，便于将限位片13内嵌到第一挡板1上，为限位片13提供限位阻挡作用。其它组成和连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式还包括第一销轴9、第二销轴10和第三销轴11，第一销轴9穿设在两个第一挡板1、两个第二挡板2和锁紧轮3上，第二销轴10穿设在两个第二挡板2和隔离套6上，第三销轴11穿设在固定弹簧端块8上。如此设置，便于保证第一挡板和第二挡板之间的连接。其它组成和连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的锁紧轮3包括轮体12和限位片13，限位片13固定安装在轮体12的一端。如此设置，轮体12便于实现对锁紧弹簧一端的缠绕动作，能够适应关节在弯曲时，锁紧弹簧实现扭转，限位片13实现限位。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二或三相同。
具体实施方式五：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的限位片13为圆形片的外沿上带有至少两个限位凸起14的限位片。如此设置，便于实现限位，有效防止限位片13转动。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
具体实施方式六：结合图2至图3说明本实施方式，本实施方式的两个第一挡板1中的一个第一挡板1的右端上开设限位孔15，所述限位孔15的形状与限位片13的形状相匹配。如此设置，便于与限位片13相匹配，实现限位的作用。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三、四或五相同。
具体实施方式七：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式提供了一种带有基于记忆合金的关节锁紧机构的机械手指，它包括第三关节16、第二关节17和第一关节18，第三关节16、第二关节17和第一关节18由右至左依次转动连接，关节锁紧机构中的锁紧轮3、连接套4、记忆合金弹簧5、隔离套6、锁紧弹簧7和固定弹簧端块8均安装在与各关节位置相对应的挡板上，第三关节16、第二关节17和第一关节18的结构相同，所采用的关节锁紧机构也相同，其他未公开信息为本领域常规技术。如此设置，提供一个安装有关节锁紧机构的机械手指，通过带有关节锁紧机构，来使得该机械手指的动作更加灵活、可控。其它组成和连接关系与具体实施方式一、二、三或四相同。
结合图4中的机械手指来说明关节锁紧机构的原理：
本发明的记忆合金弹簧5在通以一定电流时会产生轴向收缩运动，记忆合金弹簧5的一端固定在固定弹簧端块8上，记忆合金弹簧5通过连接套4带动锁紧弹簧7扭转，致使锁紧弹簧7的内径变小而抱紧锁紧轮3(锁紧轮3用于与锁紧弹簧接触的表面具有较大的表面粗糙度，目的是为了增大摩擦力)，使锁紧弹簧7和锁紧轮3在接触的地方产生压力。第二关节17、第三关节16、锁紧轮和第二关节17的第一挡板一起串在第一销轴9上，锁紧轮3通过键槽结构与第二关节17固连，而锁紧弹簧7的一端固定于隔离套6上，而隔离套6又通过第二销轴10固连于第三关节16上。
当驱动丝驱动第三关节16转动时，第三关节16与第二关节17就产生了相对运动，实际上使锁紧弹簧7与锁紧轮3之间产生了相对运动，由于两者之间有压力的存在，便会产生摩擦力来阻止其相对运动，故可以起到阻止两个指节相对运动的效果，达到制动的目的。

Claims (6)

1.一种基于记忆合金的关节锁紧机构，其特征在于：它包括两个第一挡板(1)、两个第二挡板(2)、锁紧轮(3)、连接套(4)、记忆合金弹簧(5)、隔离套(6)、锁紧弹簧(7)和固定弹簧端块(8)，
两个第一挡板(1)相对设置，两个第二挡板(2)相对设置，两个第一挡板(1)的右端与两个第二挡板(2)的左端可转动连接，锁紧轮(3)安装在第一挡板(1)的内侧壁上，连接套(4)安装在锁紧轮(3)上，锁紧轮(3)内嵌至第一挡板(1)的右端内侧壁上，隔离套(6)和固定弹簧端块(8)顺次安装在第二挡板(2)的内侧壁上，记忆合金弹簧(5)的一端与连接套(4)连接，记忆合金弹簧(5)的另一端绕过隔离套(6)后与固定弹簧端块(8)连接，锁紧弹簧(7)的一端与隔离套(6)连接，锁紧弹簧(7)的另一端缠绕在锁紧轮(3)上之后与连接套(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于记忆合金的关节锁紧机构，其特征在于：两个第一挡板(1)中的一个第一挡板(1)的右端位于两个第二挡板(2)中的一个第二挡板(2)的左端的内侧，另一个第一挡板(1)的右端与另一个第二挡板(2)的左端相抵。
3.根据权利要求2所述的一种基于记忆合金的关节锁紧机构，其特征在于：它还包括第一销轴(9)、第二销轴(10)和第三销轴(11)，第一销轴(9)穿设在两个第一挡板(1)、两个第二挡板(2)和锁紧轮(3)上，第二销轴(10)穿设在两个第二挡板(2)和隔离套(6)上，第三销轴(11)穿设在固定弹簧端块(8)上。
4.根据权利要求1或3所述的一种基于记忆合金的关节锁紧机构，其特征在于：锁紧轮(3)包括轮体(12)和限位片(13)，限位片(13)固定安装在轮体(12)的一端。
5.根据权利要求4所述的一种基于记忆合金的关节锁紧机构，其特征在于：限位片(13)为圆形片的外沿上带有至少两个限位凸起(14)的限位片。
6.根据权利要求5所述的一种基于记忆合金的关节锁紧机构，其特征在于：两个第一挡板(1)中的一个第一挡板(1)的右端上开设限位孔(15)，所述限位孔(15)的形状与限位片(13)的形状相匹配。
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