CN108393920A - 仿生关节和机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明公开仿生关节和机器人,其中,仿生关节包括相对设置的一级连杆与二级连杆;第一铰接连杆,第一铰接连杆设有沿其长度方向间隔设置的第一转轴孔和第二转轴孔;以及关节转动组件,包括与一级连杆固定连接的第一转轮,和与二级连杆固定连接的第二转轮,第一转轮与第二转轮之间连接有传动组件,传动组件使得第一转轮与第二转轮的转动方向相反;第一转轮转动连接有第一转轴,第一转轴从第一转轮伸出形成第一伸出端,第一伸出端转动连接于第一转轴孔;第二转轮固定连接有第二转轴,第二转轴从第二转轮伸出形成第二伸出端,第二伸出端转动连接于第二转轴孔。能够提升仿生关节的自由度,并可实现旋转中心运动,能够充分模拟生物运动的特性。
Description
技术领域
本发明涉及机器人仿生技术领域,特别涉及一种仿生关节和应用其的机器人。
背景技术
目前应用于仿生机器人及外骨骼机器人上的关节,大多为单一的绕周向转动的结构形式,即单关节的铰链形式,虽然包含了生物单关节的主要运动形式,但不能充分模拟生物自身的特性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种仿生关节,旨在仿生关节的自由度,使得仿生关节能够充分模拟生物自身的特性。
为实现上述目的,本发明提出的一种仿生关节,包括
关节组件,包括一级连杆与二级连杆,一级连杆与二级连杆相对设置;
第一铰接连杆,第一铰接连杆设有沿其长度方向间隔设置的第一转轴孔和第二转轴孔;以及
关节转动组件,包括与一级连杆固定连接的第一转轮,和与二级连杆固定连接的第二转轮,第一转轮与第二转轮之间连接有传动组件,第一转轮转动时,第一转轮带动传动组件运动,传动组件带动第二转轮转动,且第二转轮的转动方向与第一转轮的转动方向相反;
第一转轮转动连接有第一转轴,第一转轴从第一转轮伸出形成第一伸出端,第一伸出端转动连接于第一转轴孔;
第二转轮固定连接有第二转轴,第二转轴从第二转轮伸出形成第二伸出端,第二伸出端转动连接于第二转轴孔。
可选地,传动组件包括至少两传动绳,及固定传动绳的固定块;
传动绳包括第一端和第二端;
固定块包括间隔设于第一转轮侧壁的第一固定块和第二固定块,和间隔设于第二转轮侧壁的第三固定块和第四固定块;
至少两传动绳的第一端分别与第一固定块和第二固定块固定连接,至少两传动绳的第二端分别与第三固定块和第四固定块固定连接,至少两传动绳交叉布置。
第一转轮和第二转轮的周向侧壁均设有调节螺钉,调节螺钉用于调节传动绳的张进度;传动绳的第一端和第二端分别从固定块伸出,且第一端和第二端均与调节螺钉连接。
可选地,第一转轮和第二转轮的侧壁设有容置传动绳的容置槽。
可选地,第一转轮靠近第一铰接连杆的一表面设有限定第一转轮绕第一转轴转动角度的第一限位部;第二转轴靠近第一铰接连杆的一表面设有限定第二转轮绕第二转轴孔之轴线转动角度的第二限位部。
可选地,第一铰接连杆包括相对设置的第一侧面和第二侧面;
第一限位部包括间隔设于第一转轮靠近第一铰接连杆一表面的第一挡块和第二挡块,第一转轮绕第一转轴的转动角度为从第一挡块之侧壁与第一侧面抵持至第二挡块之侧壁与第二侧面抵持之间形成的夹角;
第二限位部包括间隔设于第二转轮靠近第一铰接连杆一表面的第三挡块和第四挡块,第二转轮绕第二转轴孔之轴线转动角度为从第三挡块之侧壁与第一侧面抵持至第四挡块之侧壁与第二侧面抵持之间形成的夹角。
可选地,第一转轮设于一级连杆靠近二级连杆的一端,并与一级连杆形成一体结构;
第二转轮设于二级连杆靠近一级连杆的一端,并与二级连杆形成一体结构。
可选地,第一转轮可拆卸设于一级连杆的一侧表面;
第二转轮可拆卸设于二级连杆的一侧表面。
可选地,仿生关节还包括第二铰接连杆,第二铰接连杆设有沿其长度方向间隔设置的第三转轴孔和第四转轴孔;
第一转轴远离第一伸出端的端部从一级连杆伸出形成第三伸出端,一级连杆设有容置第一转轴的第一容置孔,第三伸出端转动连接于第三转轴孔;
第二转轴远离第二伸出端的端部从二级连杆伸出形成第四伸出端,二级连杆设有容置第二转轴的第二容置孔,第四伸出端转动连接于第四转轴孔。
本发明还提出一种机器人,包括仿生关节。其中,仿生关节包括
关节组件,包括一级连杆与二级连杆,一级连杆与二级连杆相对设置;
第一铰接连杆,第一铰接连杆设有沿其长度方向间隔设置的第一转轴孔和第二转轴孔;以及
关节转动组件,包括与一级连杆固定连接的第一转轮,和与二级连杆固定连接的第二转轮,第一转轮与第二转轮之间连接有传动组件,第一转轮转动时,第一转轮带动传动组件运动,传动组件带动第二转轮转动,且第二转轮的转动方向与第一转轮的转动方向相反;
第一转轮转动连接有第一转轴,第一转轴从第一线轮伸出形成第一伸出端,第一伸出端转动连接于第一转轴孔;
第二转轮固定连接有第二转轴,第二转轴从第二线轮伸出形成第二伸出端,第二伸出端转动连接于第二转轴孔。
本发明技术方案采用由关节组件、第一铰接连杆、关节转动组件组成的仿生关节,其中,关节组件包括相对设置的一级连杆和二级连杆,关节转动组件包括与一级连杆固定连接的第一转轮和与二级连杆固定连接的第二转轮,第一转轮与第二转轮之间连接有传动组件,传动组件使第一转轮与第二转轮的转动方向相反。第一转轮转动连接有第一转轴,第一转轴从第一转轮伸出形成第一伸出端,第二转轮固定连接有第二转轴,第二转轴从第二转轮伸出形成有第二伸出端,铰接连杆上设有与第一伸出端转动连接的第一转轴孔,和与第二伸出端转动连接的第二转轴孔。采用上述的方案可以实现一级连杆绕第一转轴转动、第一铰接连杆绕第一转轴转动、和二级连杆带动第二转轴相对一级连杆转送三个自由度。第一铰接连杆绕第一转轴转动的同时,第一转轮通过传动组件带动第二转轮转动,由于第二转轮与第二转轴固定连接,故第一转轮通过传动组件带动第二转轴绕第一转轴转动,进而实现与第二转轴固定连接的二级连杆实现变轴心运动,从而能够很好的模拟人体关节的运送形式,使得仿生机器人能够充分模拟生物自身的特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明仿生关节一实施例的结构示意图;
图2为本发明仿生关节另一实施例的结构示意图;
图3为本发明仿生关节又一实施例的结构示意图。
附图标号说明:
标号 | 名称 | 标号 | 名称 |
100 | 仿生关节 | 10 | 关节组件 |
11 | 一级连杆 | 13 | 二级连杆 |
30 | 第一铰接连杆 | 33 | 第一侧面 |
34 | 第二侧面 | 50 | 关节转动组件 |
51 | 第一转轮 | 511 | 第一限位部 |
5111 | 第一挡块 | 5112 | 第二挡块 |
513 | 容置槽 | 53 | 第二转轮 |
531 | 第二限位部 | 5311 | 第三挡块 |
5312 | 第四挡块 | 55 | 传动组件 |
551 | 固定块 | 5511 | 第一固定块 |
5512 | 第二固定块 | 5513 | 第三固定块 |
5514 | 第四固定块 | 552 | 传动绳 |
70 | 第一转轴 | 80 | 第二转轴 |
90 | 第二铰接连杆 | 20 | 轴承挡圈 |
40 | 轴端挡圈 | 553 | 套筒 |
554 | 调节螺钉 |
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本实施例提出一种仿生关节100,如图1和图2所示,包括关节组件10,包括一级连杆11与二级连杆13,一级连杆11与二级连杆13相对设置;第一铰接连杆30,第一铰接连杆30设有沿其长度方向间隔设置的第一转轴孔和第二转轴孔;以及关节转动组件50,包括与一级连杆11固定连接的第一转轮51,和与二级连杆13固定连接的第二转轮53,第一转轮51与第二转轮53之间连接有传动组件55,第一转轮51转动时,第一转轮51带动传动组件55运动,传动组件55带动第二转轮53转动,且第二转轮53的转动方向与第一转轮51的转动方向相反;第一转轮51转动连接有第一转轴70,第一转轴70从第一转轮51伸出形成第一伸出端,第一伸出端转动连接于第一转轴孔;第二转轮53固定连接有第二转轴80,第二转轴80从第二转轮53伸出形成第二伸出端,第二伸出端转动连接于第二转轴孔。
本发明技术方案采用由关节组件10、第一铰接连杆30、关节转动组件50组成的仿生关节100,其中,关节组件10包括相对设置的一级连杆11和二级连杆13,关节转动组件50包括与一级连杆11固定连接的第一转轮51和与二级连杆13固定连接的第二转轮53,第一转轮51与第二转轮53之间连接有传动组件55,传动组件55使第一转轮51与第二转轮53的转动方向相反。第一转轮51转动连接有第一转轴70,第一转轴70从第一转轮51伸出形成第一伸出端,第二转轮53固定连接有第二转轴80,第二转轴80从第二转轮53伸出形成有第二伸出端,铰接连杆上设有与第一伸出端转动连接的第一转轴孔,和与第二伸出端转动连接的第二转轴孔。采用上述的方案可以实现一级连杆11绕第一转轴70转动、第一铰接连杆30绕第一转轴70转动、和二级连杆13带动第二转轴80相对一级连杆11转送三个自由度。第一铰接连杆30绕第一转轴70转动的同时,第一转轮51通过传动组件55带动第二转轮53转动,由于第二转轮53与第二转轴80固定连接,故第一转轮51通过传动组件55带动第二转轴80绕第一转轴70转动,进而实现与第二转轴80固定连接的二级连杆13实现变轴心运动,从而能够很好的模拟人体关节的运送形式,使得仿生机器人能够充分模拟生物自身的特性。若是仿生关节100用于帮助人体康复,由于其能够充分模拟生物自身的特性,因此不仅能够帮助人体恢复运动,且能够提升人体的舒适性。
当一级连杆11固定,二级连杆13受外力转动时,二级连杆13能够带动第二转轮53和第二转轴80转动,由于第二转轮53与第一转轮51通过传动组件55连接,且传动组件55使得第二转轮53与第一转轮51的转向相反,由于第一转轮51与一级连杆11固定连接,第二转轮53与二级连杆13固定连接,且第一转轮51与第一转轴70转动连接,第二转轮53与第二转轴80固定连接,因此,二级连杆13带动第一铰接连杆30绕第一转轴70转动,即第二转轮53在自转的同时绕第一转轮51转动,第二转轮53带动二级连杆13形成变轴心转动,从而实现拟人化关节转动,从而提升仿生关节100的模拟特性。上述的第一转轮51的转向为第一转轮51绕第一转轴70转动方向,第二转轮53的转向为第二转轮53带动第二转轴80绕第二转轴80轴线转动的方向。
其中,一级连杆11可以为机架、机械臂或者上一关节输出端等,二级连杆13可以为末端执行器、下肢、下一关节输出端等。
传动组件55可以为分别设于第一转轮51周向的第一齿形结构和设于第二转轮53周向的第二齿形结构,第一齿形结构与第二齿形结构向啮合,以便于第一转轮51和第二转轮53的制造生产。第一齿形结构与第二齿形结构中采用的齿形可以是直齿形,也可以是斜齿形。
传动组件55也可以为图1所示结构,传动组件55包括至少两传动绳552,及固定传动绳552的固定块551;传动绳552包括第一端和第二端;固定块551包括间隔设于第一转轮51侧壁的第一固定块5511和第二固定块5512,和间隔设于第二转轮53侧壁的第三固定块5513和第四固定块5514;至少两传动绳552的第一端分别与第一固定块5511和第二固定块5512固定连接,至少两传动绳552的第二端分别与第三固定块5513和第四固定块5514固定连接,至少两传动绳552交叉布置。如图1所示,第一转轮51和第二转轮53之间连接有两传动绳552,一传动绳552的第一端与第一固定块5511连接,该传动绳552的第二端与第四固定块5514固定连接;另一传动绳552的第一端与第二固定块5512连接,该传送绳552的第二端与第三固定块5513连接,实现两传动绳552的交叉布置。
由于第一转轮51与第二转轮53之间是采用传动绳552进行传动,若是使用时间比较长,传动绳552断裂或者拉伸变形,可以只更换传动绳552,以降低维护的费用。传动绳552可以采用钢丝绳或者碳纤维绳。
固定块551与第一转轮51和第二转轮53均为可拆卸连接,固定块551沿厚度方向设有贯穿的通孔,第一转轮51和第二转轮53侧壁设有与通孔对应的连接孔,固定块551通过连接件、通孔和连接孔的配合分别固定于第一转轮51和第二转轮53。
如图1所示,固定块551沿长度方向设有穿过传动绳552的固定孔,固定块551侧壁设有固定传动绳552的固定件。例如,一传动绳552的第一端穿过第一固定块5511的固定孔,第二端穿过第四固定块5514的固定孔,固定件分别固定第一端和第二端。为了避免紧固件脱落使传动绳552端部无预紧后脱落,在传动绳552的第一端和第二端均打结,或者是在传动绳552的端部设有套筒553,再进行打结,套筒553设有两并列设置的通孔,传动绳552端部依次穿过两通孔,然后压紧套筒553,使套筒553变形以夹紧传动绳552,套筒553材质可以为铝或者铁。固定件为设于固定块551上的紧定螺钉,用于固定传动绳552在固定孔中的位置。
如图3所示,由于传动绳552在使用中可能会发生拉伸变形的现象,传动绳552变形后会影响第一转轮51与第二转轮53之间的传动,因此在本实施例中第一转轮51和第二转轮52的周向侧壁均设有调节螺钉554,调节螺钉554用于调节传动绳552的张紧度;传动绳552的第一端和第二端分别从固定块551伸出,且第一端和第二端均与调节螺钉554连接。调节螺钉554设有用于穿过传动绳552的通孔,一传动绳552的第一端与第一转轮51上的调节螺钉554连接,另一传动绳552的第二端与第二转轮52上的调节螺钉554连接,即一传动绳552只有一端与调节螺钉554连接。
当需要调节传动绳552的张紧度时,先松开靠近调节螺钉554一侧的固定块551上的固定件,然后转动调节螺钉554,调节螺钉554转动的过程中拉紧与其连接的传动绳552,当传动绳552的张紧度达到合适的程度时,拧紧固定块551上的固定件即可。
为了避免传动绳552在运动的过程中出现相互摩擦的现象,在第一转轮51和第二转轮53的侧壁设有容置传动绳552的容置槽513。同时也对传动绳552的传动方向起到导向的作用。
如图1所示,第一转轮51靠近第一铰接连杆30的一表面设有限定第一转轮51绕第一转轴70转动角度的第一限位部511;第二转轴80靠近第一铰接连杆30的一表面设有限定第二转轮53绕第二转轴孔之轴线转动角度的第二限位部531。
由于关节运动时都有一定的运动范围,为了更好的模拟生物的运动,如图1所示,关节组件10带动关节转动组件50具有伸展方向和蜷缩方向,且关节组件10朝向伸展方向运动时具有最大角度,朝向蜷缩方向运动时具有最小角度。关节组件10具有最大角度时,第一限位部511和第二限位部531抵持于第一铰接连杆30的第一侧面33,关节组件10具有最小角度时,第一限位部511和第二限位部531抵持于第一铰接连杆30的第二侧面34。
图1中所示为第一限位部511和第二限位部531均抵持于第一铰接连杆30的第一侧面33,此时一级连杆11与二级连杆13之间形成最大角度,图1中所示最大角度为150°,若是用做辅助人体康复的外骨骼,能够避免使用者在使用时出现膝超伸的现象,能够保护使用者的膝盖。一级连杆11与二级连杆13处于最小角度时,对使用者的肢体起到支撑的作用,避免使用者的肢体蜷缩过度。
第一限位部511与第一转轮51可以为一体结构,也可以为分体结构,为了方便第一转轮51的加工,将第一限位部511与第一转轮51设为分体结构,第一限位部511与第一转轮51通过螺钉连接,便于第一限位部511与第一转轮51的拆装。第二限位部531与第二线轮可以为一体结构,也可以为分体结构,同样为了方便第二转轮53的加工生产,将第二限位部531与第二转轮53设计为分体结构,第二限位部531与第二转轮53通过螺钉连接为可拆卸结构。
第一限位部511与第二限位部531均可为一体结构,以便于第一限位部511与第二限位部531的加工,以及第一限位部511与第二限位部531分别和第一转轮51和第二转轮53的连接。同样,也可以将第一限位部511与第二限位部531设为分体结构。
如图1所示,第一铰接连杆30包括相对设置的第一侧面33和第二侧面34;第一限位部511包括间隔设于第一转轮51靠近第一铰接连杆30一表面的第一挡块5111和第二挡块5112,第一转轮51绕第一转轴70的转动角度为从第一挡块5111之侧壁与第一侧面33抵持至第二挡块5112之侧壁与第二侧面34抵持之间形成的夹角;第二限位部531包括间隔设于第二转轮53靠近第一铰接连杆30一表面的第三挡块5311和第四挡块5312,第二转轮53绕第二转轴孔之轴线转动角度为从第三挡块5311之侧壁与第一侧面33抵持至第四挡块5312之侧壁与第二侧面34抵持之间形成的夹角。
将第一限位部511设为间隔设置的第一挡块5111和第二挡块5112,且第一挡块5111和第二挡块5112与第一转轮51采用可拆卸的连接方式,减轻可第一限位部511的重量,减少了第一限位部511在第一转轮51上占用的空间,当第一挡块5111和第二挡块5112其中一个损坏时,可以只更换损坏的挡块。同样,第二限位部531设为间隔设置的第三挡块5311和第四挡块5312,第三挡块5311和第四挡块5312与第二转轮53均采用可拆卸的方式连接,减轻了第二限位部531的重量,减少了第二限位部531在第二转轮53上占用的空间。当第三挡块5311和第四挡块5312其中一个损坏时,可以只更换损坏的挡块。同时可以采用第一挡块5111、第二挡块5112、第三挡块5311和第四挡块5312结构相同的方案,以便于更换损坏的挡块。
如图2所示,该实施例中,第一转轮51设于一级连杆11靠近二级连杆13的一端,并与一级连杆11形成一体结构;第二转轮53设于二级连杆13靠近一级连杆11的一端,并与二级连杆13形成一体结构。由于第一转轮51与一级连杆11设为一体结构,第二转轮53与二级连杆13形成一体结构,所以缩短了仿生关节100的轴向尺寸,且减少了组装的零部件,便于仿生关节100的组装。图2中由于采用第一转轮51与一级连杆11设为一体结构,第二转轮53与二级连杆13形成一体结构,所以将固定块551设于第一转轮51和第二转轮53的两侧壁,传动绳552的第一端和第二端均容置于容置槽513内。
为了降低一级连杆11与二级连杆13的加工难度,且便于一级连杆11、二级连杆13与第一转轮51和第二转轮53之间的组装,采用第一转轮51可拆卸设于一级连杆11的一侧表面;第二转轮53可拆卸设于二级连杆13的一侧表面的技术方案。
第一转轮51朝向一级连杆11的端面开设有第一安装孔,一级连杆11设有第一固定孔,第一转轮51通过第一紧固件与第一安装孔和第一固定孔的配合固定于一级连杆11;第二转轮53朝向二级连杆13的端面开设有第二安装孔,二级连杆13设有第二固定孔,第二转轮53通过第二紧固件与第二安装孔和第二固定孔的配合固定于二级连杆13。第一紧固件和第二紧固件均采用螺钉或螺栓,以便于转轮与连杆的拆装。
如图1和图2所示,仿生关节100还包括第二铰接连杆90,第二铰接连杆90设有沿其长度方向间隔设置的第三转轴孔和第四转轴孔;第一转轴70远离第一伸出端的端部从一级连杆11伸出形成第三伸出端,一级连杆11设有容置第一转轴70的第一容置孔,第三伸出端转动连接于第三转轴孔;第二转轴80远离第二伸出端的端部从二级连杆13伸出形成第四伸出端,二级连杆13设有容置第二转轴80的第二容置孔,第四伸出端转动连接于第四转轴孔。
仿生关节100两端分别设有第一铰接连杆30和第二铰接连杆90,避免仿生关节100在运动时发生侧向位移,提升仿生关节100的模拟生物动作的特性。若是用于人体的运动康复,则能够避免人体受到侧向位移造成的伤害。
由于第一转轴70与第一铰接连杆30和第二铰接连杆90均为转动连接,第二转轴80与第一铰接连杆30和第二铰接连杆90均为转动连接,为了减少转动时的摩擦力,在第一伸出端与第一转轴孔之间、第二伸出端与第二转轴孔、第三伸出端与第三转轴孔之间和第四伸出端与第四转轴孔之间均设有轴承。与第一铰接连杆30和第二铰接连杆90的轴承外侧均设有轴承挡圈20,以限制轴承的周向位移,同时第一转轴70和第一转轴80均设有轴肩。在第一铰接连杆30和第二铰接连杆90的外侧连接有轴端挡圈40,以限制第一转轴70和第一转轴80的周向位移,避免第一转轴70和第一转轴80发生周向窜动,进而影响仿生关节100的正常使用。
同时为了减少第一转轴70与第一转轮51之间的摩擦力,在第一转轴70与第一转轮51之间也设置轴承。
第二转轮53与第二转轴80之间可以采用可拆卸的方式连接。第二转轮53设有安装第二转轴80的安装槽,第二转轴80沿周向设有第一键槽,安装槽的侧壁设有与第一键槽对应的第二键槽,第二转轴80通过键、第一键槽以及第二键槽配合固定于第二转轮53。也可以在二级连杆13上围设形成第二容置孔的侧壁开设第三键槽,第三键槽与第二键槽对应设置。第一键槽的长度与第二键槽和第三键槽的长度之和对应设置,以增强第二转轴80和第二转轮53的连接强度,延长仿生关节100的使用寿命。
同时,为了减轻一级连杆11和二级连杆13的重量,可以在一级连杆11和二级连杆13上均设置镂空结构(未图示)。
本发明还提出一种机器人,包括仿生关节100。该仿生关节100的具体结构参照上述实施例,由于仿生机器人采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。其中,仿生关节100包括关节组件10,包括一级连杆11与二级连杆13,一级连杆11与二级连杆13相对设置;第一铰接连杆30,第一铰接连杆30设有沿其长度方向间隔设置的第一转轴孔和第二转轴孔;以及关节转动组件50,包括与一级连杆11固定连接的第一转轮51,和与二级连杆13固定连接的第二转轮53,第一转轮51与第二转轮53之间连接有传动组件55,第一转轮51转动时,第一转轮51带动传动组件55运动,传动组件55带动第二转轮53转动,且第二转轮53的转动方向与第一转轮51的转动方向相反;第一转轮51转动连接有第一转轴70,第一转轴70从第一转轮51伸出形成第一伸出端,第一伸出端转动连接于第一转轴孔;第二转轮53固定连接有第二转轴80,第二转轴80从第二转轮53伸出形成第二伸出端,第二伸出端转动连接于第二转轴孔。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种仿生关节,其特征在于,包括
关节组件,包括一级连杆与二级连杆,所述一级连杆与二级连杆相对设置;
第一铰接连杆,所述第一铰接连杆设有沿其长度方向间隔设置的第一转轴孔和第二转轴孔;以及
关节转动组件,包括与所述一级连杆固定连接的第一转轮,和与所述二级连杆固定连接的第二转轮,所述第一转轮与所述第二转轮之间连接有传动组件,所述第一转轮转动时,所述第一转轮带动所述传动组件运动,所述传动组件带动所述第二转轮转动,且所述第二转轮的转动方向与所述第一转轮的转动方向相反;
所述第一转轮转动连接有第一转轴,所述第一转轴从所述第一转轮伸出形成第一伸出端,所述第一伸出端转动连接于所述第一转轴孔;
所述第二转轮固定连接有第二转轴,所述第二转轴从所述第二转轮伸出形成第二伸出端,所述第二伸出端转动连接于所述第二转轴孔。
2.如权利要求1所述的仿生关节,其特征在于,所述传动组件包括至少两传动绳,及固定所述传动绳的固定块;
所述传动绳包括第一端和第二端;
所述固定块包括间隔设于所述第一转轮侧壁的第一固定块和第二固定块,和间隔设于所述第二转轮侧壁的第三固定块和第四固定块;
至少两所述传动绳的第一端分别与第一固定块和第二固定块固定连接,两所述传动绳的第二端分别与第三固定块和第四固定块固定连接,至少两所述传动绳交叉布置。
3.如权利要求2所述的仿生关节,其特征在于,所述第一转轮和第二转轮周向侧壁均设有螺纹孔,调节螺钉与所述螺纹孔连接,所述调节螺钉端部从所述螺纹孔伸出;所述传动绳的第一端和第二端分别从所述固定块伸出,且所述第一端和第二端均与所述调节螺钉的端部连接。
4.如权利要求2所述仿生关节,其特征在于,所述第一转轮和所述第二转轮的侧壁设有容置所述传动绳的容置槽。
5.如权利要求1所述的仿生关节,其特征在于,所述第一转轮靠近所述第一铰接连杆的一表面设有限定所述第一转轮绕所述第一转轴转动角度的第一限位部;所述第二转轴靠近所述第一铰接连杆的一表面设有限定所述第二转轮绕所述第二转轴孔之轴线转动角度的第二限位部。
6.如权利要求5所述的仿生关节,其特征在于,所述第一铰接连杆包括相对设置的第一侧面和第二侧面;
所述第一限位部包括间隔设于所述第一转轮靠近所述第一铰接连杆一表面的第一挡块和第二挡块,所述第一转轮绕所述第一转轴的转动角度为从所述第一挡块之侧壁与所述第一侧面抵持至所述第二挡块之侧壁与所述第二侧面抵持之间形成的夹角;
所述第二限位部包括间隔设于所述第二转轮靠近所述第一铰接连杆一表面的第三挡块和第四挡块,所述第二转轮绕所述第二转轴孔之轴线转动角度为从所述第三挡块之侧壁与所述第一侧面抵持至所述第四挡块之侧壁与所述第二侧面抵持之间形成的夹角。
7.如权利要求1所述的仿生关节,其特征在于,所述第一转轮设于所述一级连杆靠近所述二级连杆的一端,并与所述一级连杆形成一体结构;
所述第二转轮设于所述二级连杆靠近所述一级连杆的一端,并与所述二级连杆形成一体结构。
8.如权利要求1所述的仿生关节,其特征在于,所述第一转轮可拆卸设于所述一级连杆的一侧表面;
所述第二转轮可拆卸设于所述二级连杆的一侧表面。
9.如权利要求1至8中任一所述的仿生关节,其特征在于,所述仿生关节还包括第二铰接连杆,所述第二铰接连杆设有沿其长度方向间隔设置的第三转轴孔和第四转轴孔;
所述第一转轴远离所述第一伸出端的端部从所述一级连杆伸出形成第三伸出端,所述一级连杆设有容置所述第一转轴的第一容置孔,所述第三伸出端转动连接于所述第三转轴孔;
所述第二转轴远离所述第二伸出端的端部从所述二级连杆伸出形成第四伸出端,所述二级连杆设有容置所述第二转轴的第二容置孔,所述第四伸出端转动连接于所述第四转轴孔。
10.一种机器人,其特征在于,包括权利要求1至9中任一所述的仿生关节。
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---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109199799A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 内蒙古工业大学 | 一种基于连杆驱动的膝关节外骨骼机构 |
CN110202559A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-06 | 华南理工大学 | 一种面向人机协作仿生轻量化机械臂 |
CN110547093A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 贵州航天智慧农业有限公司 | 一种轻量化农业采摘机械臂 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040199147A1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-10-07 | Kouji Nishizawa | Manipulator |
CN101323110A (zh) * | 2008-07-10 | 2008-12-17 | 上海交通大学 | 机械臂的大角度回转式关节机构 |
US9486919B1 (en) * | 2014-08-13 | 2016-11-08 | Google Inc. | Dual-axis robotic joint |
CN106239556A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-12-21 | 济南舜风科技有限公司 | 用于模拟机械臂的阻尼关节 |
CN106272541A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 济南舜风科技有限公司 | 使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节 |
CN107432816A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种拇指功能康复的外骨骼机器人 |
CN208051956U (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-06 | 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 | 仿生关节和机器人 |
-
2018
- 2018-03-30 CN CN201810305529.2A patent/CN108393920A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20040199147A1 (en) * | 2002-10-02 | 2004-10-07 | Kouji Nishizawa | Manipulator |
CN101323110A (zh) * | 2008-07-10 | 2008-12-17 | 上海交通大学 | 机械臂的大角度回转式关节机构 |
US9486919B1 (en) * | 2014-08-13 | 2016-11-08 | Google Inc. | Dual-axis robotic joint |
CN106239556A (zh) * | 2016-08-19 | 2016-12-21 | 济南舜风科技有限公司 | 用于模拟机械臂的阻尼关节 |
CN106272541A (zh) * | 2016-08-19 | 2017-01-04 | 济南舜风科技有限公司 | 使用法兰轴承的模拟机械臂的阻尼关节 |
CN107432816A (zh) * | 2017-09-21 | 2017-12-05 | 哈尔滨工业大学 | 一种拇指功能康复的外骨骼机器人 |
CN208051956U (zh) * | 2018-03-30 | 2018-11-06 | 深圳市丞辉威世智能科技有限公司 | 仿生关节和机器人 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
顾玉东: "《残缺肢体的修复重建》", 31 January 2005, 第二军医大学出版社, pages: 352 - 353 * |
黄海: "《仿人欠驱动作业手及其动态控制技术》", 31 October 2011, 国防工业出版社, pages: 2 - 3 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109199799A (zh) * | 2018-09-18 | 2019-01-15 | 内蒙古工业大学 | 一种基于连杆驱动的膝关节外骨骼机构 |
CN110202559A (zh) * | 2019-06-28 | 2019-09-06 | 华南理工大学 | 一种面向人机协作仿生轻量化机械臂 |
CN110202559B (zh) * | 2019-06-28 | 2024-04-19 | 华南理工大学 | 一种面向人机协作仿生轻量化机械臂 |
CN110547093A (zh) * | 2019-08-28 | 2019-12-10 | 贵州航天智慧农业有限公司 | 一种轻量化农业采摘机械臂 |
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