CN108098829A - 一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构，属于柔性机器人领域。它包括连接件A、连接件B、和柔性颈关节主体；柔性颈关节主体包括采用磁性吸附装设于连接件A上的升降杆，与升降杆下端固定相连的伸缩关节内芯，以及固定装设于连接件B上的伸缩关节外壳；伸缩关节内芯为弯曲成度圆弧形曲线性质的等截面圆管，伸缩关节内芯装设于伸缩关节外壳的内部，且二者可以无相对转动的自由滑动。本发明是一种可用于柔性机器人中、能够通过颈部伸长实现点头功能、左右摆动时无固定中心的双自由度柔性颈关节机构。

Description

一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构
技术领域
本发明主要涉及柔性机器人领域，特指一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构。
背景技术
颈关节机构在机器人的设计中具有十分重要的地位，现有技术中的颈关节刚性太大，即相对运动的两个部件具有共同的转动中心，这种颈关节显然无法适用于柔性机器人的结构中。因此，设计一种具有两个运动自由度的柔性颈关节具有普遍的应用价值。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种可用于柔性机器人中、能够通过颈部伸长实现点头功能、左右摆动时具有独立转动中心的双自由度柔性颈关节机构。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构，它包括连接件A、连接件B、和柔性颈关节主体。
所述柔性颈关节主体包括：
采用磁性吸附装设于所述连接件A上的升降杆，所述升降杆的上端设有一个非金属球头，所述非金属球头与所述连接件A之间设有厚度为3-5mm的弹性垫层；
所述升降杆下端固定相连的伸缩关节内芯，所述伸缩关节内芯为弯曲成度圆弧形曲线性质的等截面圆管，所述连接件A与所述伸缩关节内芯之间对称装设有拉伸弹簧A与拉伸弹簧B；
固定装设于所述连接件B上的伸缩关节外壳，所述伸缩关节内芯装设于所述伸缩关节外壳的内部，且二者可以无相对转动的自由滑动；电动锁紧弹簧装设于所述伸缩关节外壳的内部，其一端与所述伸缩关节内芯的下端相连，其另一端固定装设于所述连接件B上。
进一步地，所述拉伸弹簧A与所述拉伸弹簧B为金属材质弹簧，且二者始终处于拉伸受力状态。
进一步地，所述电动锁紧弹簧A始终处于拉伸受力状态，但通电能够产生巨大的排斥力，推动所述伸缩关节内芯相对于所述伸缩关节外壳向上运动。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构设有拉伸弹簧A和拉伸弹簧B，升降杆与连接件A磁性吸附方式装设，可以压缩弹性垫层，从而使得连接件A与连接件B相对转动时可以发生转动中心的错动，从而增加了关节的柔性。
(2)本发明的一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构还设有可以相对滑动的伸缩关节内芯与伸缩关节外壳，通过电动锁紧弹簧控制二者的相对运动，从而实现连接件A发生45度的曲线形式平动，改变连接件A与连接件B的相对角度，进而实现点头功能。由此可知，本发明的颈关节机构结构简单合理、能够是颈部发生一定的伸长、具有相当的柔性和隔振性能，可以应用到柔性机器人的头部与机器人躯体之间。
附图说明
图1是本发明的一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构的结构原理示意图。
图中，1—连接件A；2—连接件B；31—伸缩关节外壳；32—伸缩关节内芯；4—电动锁紧弹簧；51—拉伸弹簧A；52—拉伸弹簧B；6—升降杆；60—球头；7—弹性垫层。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构，包括连接件A1、连接件B2、和柔性颈关节主体。其中，柔性颈关节主体包括：
参见图1所示，采用磁性吸附装设于连接件A1上的升降杆6，升降杆6的上端设有一个非金属球头60，非金属球头60与连接件A1之间设有厚度为3-5mm的弹性垫层7；
参见图1所示，与升降杆6下端固定相连的伸缩关节内芯32，伸缩关节内芯32为弯曲成45度圆弧形曲线性质的等截面圆管，连接件A1与伸缩关节内芯32之间对称装设有拉伸弹簧A51与拉伸弹簧B52；
参见图1所示，固定装设于连接件B2上的伸缩关节外壳31，伸缩关节内芯32装设于伸缩关节外壳31的内部，且二者可以无相对转动的自由滑动；电动锁紧弹簧4装设于伸缩关节外壳31的内部，其一端与伸缩关节内芯32的下端相连，其另一端固定装设于连接件B2上。
参见图1所示，作为优选的，拉伸弹簧A51与拉伸弹簧B52为金属材质弹簧，且二者始终处于拉伸受力状态。
参见图1所示，作为优选的，电动锁紧弹簧A4始终处于拉伸受力状态，但通电能够产生巨大的排斥力，推动伸缩关节内芯32相对于伸缩关节外壳31向上运动。
工作原理：拉伸弹簧A51与拉伸弹簧B52通过改变自身的长度驱动连接件A1相对于连接件B2左右转动，与此同时压缩弹性垫层7，从而使得转动过程中连接件A1与连接件B2各自具有不同的转动中心；电动锁紧弹簧4断电时，伸缩关节内芯32受到弹簧的拉力使其位于伸缩关节外壳31的下限运动位置，电动锁紧弹簧4通电后，伸缩关节内芯32与连接件B2之间产生巨大的排斥力，此排斥力远大于电动锁紧弹簧4的拉伸力，由于伸缩关节外壳31的完全形状与伸缩关节内芯32的45度弯曲形状相匹配，从而使得伸缩关节内芯32沿45度弯曲方向的伸缩关节外壳31发生向上滑动，进而使得连接件A1在空间发生45度转动，从而实现45度点头效果；由于连接件A1与连接件B2之间的相对距离也发生了改变，即通过了颈部伸缩实现了连接件A1与连接件B2的相对转动。

Claims (3)

1.一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构，包括连接件A(1)、连接件B(2)、和柔性颈关节主体，其特征在于所述柔性颈关节主体包括：
采用磁性吸附装设于所述连接件A(1)上的升降杆(6)，所述升降杆(6)的上端设有一个非金属球头(60)，所述非金属球头(60)与所述连接件A(1)之间设有厚度为3-5mm的弹性垫层(7)；
与所述升降杆(6)下端固定相连的伸缩关节内芯(32)，所述伸缩关节内芯(32)为弯曲成45度圆弧形曲线性质的等截面圆管，所述连接件A(1)与所述伸缩关节内芯(32)之间对称装设有拉伸弹簧A(51)与拉伸弹簧B(52)；
固定装设于所述连接件B(2)上的伸缩关节外壳(31)，所述伸缩关节内芯(32)装设于所述伸缩关节外壳(31)的内部，且二者可以无相对转动的自由滑动；电动锁紧弹簧(4)装设于所述伸缩关节外壳(31)的内部，其一端与所述伸缩关节内芯(32)的下端相连，其另一端固定装设于所述连接件B(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构，其特征在于：所述拉伸弹簧A(51)与所述拉伸弹簧B(52)为金属材质弹簧，且二者始终处于拉伸受力状态。
3.根据权利要求1所述的一种能够前后屈伸的具有点头功能的柔性颈关节机构，其特征在于：所述电动锁紧弹簧A(4)始终处于拉伸受力状态，但通电能够产生巨大的排斥力，推动所述伸缩关节内芯(32)相对于所述伸缩关节外壳(31)向上运动。
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