CN109048991A - 一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置 - Google Patents

一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置 Download PDF

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班书昊
谭邹卿
徐然
席仁强
何云松
蒋学东
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    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0208—Compliance devices

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Abstract

本发明公开了一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置，属于机器人关节领域。它包括装设于机架上的关节本体B，装设于关节本体B上可自由滑动的滑环A和滑环B，关节本体A，连接杆A和连接杆B，抗拉弹簧A和抗拉弹簧B，一端与滑环A相连的牵引绳B，一端与滑环B相连的牵引绳A；关节本体A的正中部设有一个半球形凹槽，半球形凹槽内装设于柔性非金属垫层，柔性非金属垫层表面装设有半球形金属薄壳体；关节本体B的下端装设于球形磁铁，球形磁铁恰好可以放置于半球形金属薄壳体内。本发明是一种采用两根牵引绳实现多个转动自由度、基于磁性吸附原理的、可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置。

Description

一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置
技术领域
本发明主要涉及机器人关节领域，特指一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置。
背景技术
现有清洁机器人的关节大多数为刚性关节，即相对转动的两个关节部件不会发生一定的相对位移，从而导致外部作用力太大影响关节的寿命。此外，现有清洁机器人中的关节转动自由度较少，这是因为实现一个转动自由度通常需要配置一个电机或驱动装置。因此，设计一种具有柔性关节、结构简单的多转动自由度关节装置具有十分重要的意义。
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，本发明提供一种采用两根牵引绳实现多个转动自由度、基于磁性吸附原理消除刚性连接、可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置，它包括装设于机架上的关节本体B，装设于所述关节本体B上可自由滑动的滑环A和滑环B，关节本体A，两端分别铰接于所述关节本体A、所述关节本体B的连接杆A、连接杆B，两端分别固定连接于所述关节本体A、所述关节本体B的抗拉弹簧A和抗拉弹簧B，一端与所述滑环A相连的牵引绳B，一端与所述滑环B相连的牵引绳A；
所述关节本体A的正中部设有一个半球形凹槽，所述半球形凹槽内装设于柔性非金属垫层，所述柔性非金属垫层表面装设有半球形金属薄壳体；所述关节本体B的下端装设于球形磁铁，所述球形磁铁恰好可以放置于所述半球形金属薄壳体内；
所述连接杆A与所述抗拉弹簧B分别装设于所述关节本体B的左右两侧；所述抗拉弹簧A与所述连接杆B分别装设于所述关节本体B的前后两侧；
所述牵引绳A的另一端设有装设于所述机架上的驱动装置A，所述驱动装置A可带动所述牵引绳A拉动所述滑环B沿所述关节本体B上下运动；
所述牵引绳B的另一端设有装设于所述机架上的驱动装置B，所述驱动装置B可带动所述牵引绳B拉动所述滑环A沿所述关节本体B上下运动；
所述关节本体B的上端与所述机架固定连接。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明的一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置通过两根牵引绳驱动非对称安装的两个连接杆运动，在两根抗拉弹簧作用下实现空间三个方向多自由度转动的关节装置。
(2)本发明的一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置中关节本体A与关节本体B之间的连接采用了磁性吸附、且设有柔性非金属垫层，从而使得运动关节的两个部件可以发生一定的相对位移，从而增加了关节的柔性，提高了关节的使用寿命。由此可知，本发明是一种采用两根牵引绳实现多个转动自由度、基于磁性吸附原理的、可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置。
附图说明
图1是本发明的一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置的结构原理示意图。
图中，1-关节本体A；11-半球形凹槽；2-关节本体B；21-球形磁铁；31-连接杆A；32-连接杆B；41-抗拉弹簧A；42-抗拉弹簧B；51-滑环B；52-滑环A；61-牵引绳A；62-牵引绳B；71-驱动装置A；72-驱动装置B；8-机架。
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，本发明的一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置，它包括装设于机架8上的关节本体B2，装设于关节本体B2上可自由滑动的滑环A52和滑环B51，关节本体A1，两端分别铰接于关节本体A1、关节本体B2的连接杆A31、连接杆B32，两端分别固定连接于关节本体A1、关节本体B2的抗拉弹簧A41和抗拉弹簧B42，一端与滑环A52相连的牵引绳B62，一端与滑环B51相连的牵引绳A61；
参见图1所示，关节本体A1的正中部设有一个半球形凹槽11，半球形凹槽内11装设于柔性非金属垫层，柔性非金属垫层表面装设有半球形金属薄壳体；关节本体B2的下端装设于球形磁铁21，球形磁铁21恰好可以放置于半球形金属薄壳体内；当关节本体A1与关节本体B2之间压力增加时，柔性非金属垫层将发生一定的相对位移，从而实现了柔性关节；当关节本体A1与关节本体B2之间压力减小时，柔性非金属垫层将恢复一定的弹性变形，从而使得关节本体A1与关节本体B2接触端的距离相对增加。
参见图1所示，连接杆A31与抗拉弹簧B42分别装设于关节本体B2的左右两侧；抗拉弹簧A41与连接杆B32分别装设于关节本体B2的前后两侧；
参见图1所示，牵引绳A61的另一端设有装设于机架8上的驱动装置A71，驱动装置A71可带动牵引绳A61拉动滑环B51沿关节本体B2上下运动；
参见图1所示，牵引绳B62的另一端设有装设于机架8上的驱动装置B72，驱动装置B72可带动牵引绳B62拉动滑环A52沿关节本体B2上下运动；
参见图1所示，关节本体B2的上端与机架8固定连接。
工作原理：假设关节本体A1初始位置为水平状态。当驱动装置A71拉动牵引绳A61向上运动时，并通过滑环B51带动连接杆A31，进而带动关节本体A1相对于关节本体B2左右转动；当驱动装置B72拉动牵引绳B62向上运动时，并通过滑环A52带动连接杆B32，进而带动关节本体A1相对于关节本体B2前后转动；当驱动装置A71与驱动装置B72同时工作时，即同时拉动牵引绳A61和牵引绳B62向上运动时，关节本体A1相对于关节本体B2发生倾斜转动。由于抗拉弹簧A41和抗拉弹簧B42的弹力左右，当牵引绳A61或牵引绳B62向下运动时，关节本体A1将相对于关节本体B2发生与上述转向相反的运动。

Claims (1)

1.一种可用于清洁机器人的柔性多自由度关节装置，其特征在于：它包括装设于机架(8)上的关节本体B(2)，装设于所述关节本体B(2)上可自由滑动的滑环A(52)和滑环B(51)，关节本体A(1)，两端分别铰接于所述关节本体A(1)、所述关节本体B(2)的连接杆A(31)、连接杆B(32)，两端分别固定连接于所述关节本体A(1)、所述关节本体B(2)的抗拉弹簧A(41)和抗拉弹簧B(42)，一端与所述滑环A(52)相连的牵引绳B(62)，一端与所述滑环B(51)相连的牵引绳A(61)；
所述关节本体A(1)的正中部设有一个半球形凹槽(11)，所述半球形凹槽内(11)装设于柔性非金属垫层，所述柔性非金属垫层表面装设有半球形金属薄壳体；所述关节本体B(2)的下端装设于球形磁铁(21)，所述球形磁铁(21)恰好可以放置于所述半球形金属薄壳体内；
所述连接杆A(31)与所述抗拉弹簧B(42)分别装设于所述关节本体B(2)的左右两侧；所述抗拉弹簧A(41)与所述连接杆B(32)分别装设于所述关节本体B(2)的前后两侧；
所述牵引绳A(61)的另一端设有装设于所述机架(8)上的驱动装置A(71)，所述驱动装置A(71)可带动所述牵引绳A(61)拉动所述滑环B(51)沿所述关节本体B(2)上下运动；
所述牵引绳B(62)的另一端设有装设于所述机架(8)上的驱动装置B(72)，所述驱动装置B(72)可带动所述牵引绳B(62)拉动所述滑环A(52)沿所述关节本体B(2)上下运动；
所述关节本体B(2)的上端与所述机架(8)固定连接。
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