CN110742776A - 一种柔性执行机构用链节、链式结构及三维柔性执行机构 - Google Patents
一种柔性执行机构用链节、链式结构及三维柔性执行机构 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种柔性执行机构用链节、链式结构及三维柔性执行机构。所述链节包括相连接的头部和尾部,所述头部包括端头和颈部,所述端头为球头,所述颈部与所述端头相连接,所述颈部的直径小于所述球头的直径;所述尾部设有球头长孔,该长孔的底部内表面为球形,所述球头长孔的孔口部收缩,所述孔口部的直径小于所述球形的直径;所述尾部的球头长孔尺寸适于容纳与所述头部的端头相同尺寸的球头,并且使得所述容纳的球头能够在所述长孔内移动和转动;所述链节的端面设有通孔,所述通孔至少设有三个,所述通孔沿周向间隔布置。本发明能够提供三维空间均可转动和弯曲的柔性执行结构,能够满足康复治疗等领域的技术需求。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域,具体涉及一种柔性执行机构用链节、链式结构及三维柔性执行机构。
背景技术
脊柱的康复治疗是为了恢复脊柱的稳定性和柔韧性,预防肌萎缩、慢性疼痛及消除长期卧床对机体的不利影响。早期康复与治疗并进,能够预防并发症,促进残存功能的最大恢复,在维持残存功能的基础上,对神经系统的指令与控制功能进行再训练,对残存肌肉原有功能进行再训练,以代偿已失去的部分功能;根据解剖生理基础和损伤平面及损伤程度,进行循序渐进的系统的康复训练,争取达到功能独立的目的,
目前市场上见到的可用于脊柱康复的辅助康复系统较少,且已有的康复机构动力结构复杂,结构本身比较笨重,且结构本身一般采用只有几个自由度的执行机构,无法满足人体脊柱三维空间均可转动和弯曲的要求,对于人体限制比较多。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提供一种柔性执行机构用链节、链式结构及三维柔性执行机构,以提供一种柔性的、三维空间均可转动和弯曲的执行结构,以满足康复治疗等领域的技术需求。
本发明首先提供一种柔性执行机构用链节,所述链节包括相连接的头部和尾部,其中,所述头部包括端头和颈部,所述端头为球头,所述颈部与所述端头相连接,所述颈部的直径小于所述球头的直径;所述尾部设有球头长孔,该长孔的底部内表面为球形,所述球头长孔的孔口部收缩,所述孔口部的直径小于所述球形的直径;所述尾部的球头长孔尺寸适于容纳与所述头部的端头相同尺寸的球头,并且使得所述容纳的球头能够在所述长孔内移动和转动;所述尾部的端面设有通孔,所述通孔至少设有三个,所述通孔沿周向间隔布置。
上述的链节适于收尾相接形成长链结构,其上的通孔适于穿过柔性丝,而且在不同方向布置,就可以朝不同方向拉伸,采用不同的力度与角度,及不同柔性丝的施力配合,就可以实现不同方向的转动和弯曲,而该长链可以带动脊柱等进行相应地转动和弯曲,达到想要的技术效果。当然该种链节还可应运在任何需要三维柔性活动的其他技术领域。
上述的柔性执行机构用链节,所述头部的颈部回转中心与所述球头长孔的回转中心同轴。
上述的柔性执行机构用链节,所述链节具有弹性,所述尾部自孔口部沿外周面向所述球头长孔内开有通槽。开通槽使得孔口部的弹性更大,有助于物体出入孔口。
优选地,上述的柔性执行机构用链节,所述通槽为一组,该组通槽沿周向间隔布置。
为了更好地在弹性孔口外安放卡紧元件,所述尾部设有尾部台阶,所述台阶的端面距所述孔口部的端面有一距离,该距离适合安放卡紧元件即可。
为了在两链节之间更好地放置弹性元件,所述头部和尾部的连接处为台阶式过渡连接,在所述尾部这边形成连接处台阶面;所述通孔穿过所述孔口部的端面与所述连接处台阶面。
本发明还提供一种链式结构,所述链式结构包括弹性元件和上述的链节,所述链节为一组,该组所述链节的头部和尾部依次相接形成一长形链,所述链节头部的球头卡入相邻链节所述尾部的球头长孔内,所述球头能够在所述球头长孔内移动和转动,使用时所述球头不会从所述尾部的孔口部脱出;每相邻两链节之间设有所述弹性元件,所述弹性元件的两端分别接触相邻的两链节。如此设计,通过在该长形链的各节链节通孔穿过柔性丝,驱动元件将动力通过柔性丝传递到链式结构,就可以使链式结构作为执行元件带动需要动作的物体进行运动了。
柔性丝在不同的方向布置,就可以朝不同方向拉伸,通过采用不同的力度与角度,及不同柔性丝的施力配合,使长链结构实现不同方向的转动和弯曲,进而带动脊柱等进行三维空间相应地转动和弯曲,达到想要的技术效果。当然该种链式结构还可应运在任何需要三维柔性活动的其他技术领域。
根据本发明的一个优选实施方式,所述链节具有弹性,所述链节的尾部自孔口部沿外周面向所述球头长孔内开有通槽,所述链式结构还包括防脱环,所述防脱环安装于所述尾部设有通槽部位的外围,以防止所述头部的球头从所述尾部的孔口部脱出。
优选地,所述弹性元件为弹性垫。
优选地,所述弹性元件上设有轴向通孔,该轴向通孔的数量与位置与所述链节上的通孔数量和位置相匹配。
本发明还提供一种三维柔性执行机构,所述执行机构包括柔性丝组和上述的链式结构,所述柔性丝组包括一组柔性丝,所述柔性丝的数量与单个所述链节的通孔数量相匹配,每根所述柔性丝各自分别从所述链式结构的一端穿过每节链节的一个通孔至所述链式结构的另一端,每根所述柔性丝于所述链式结构的一端固定,每根所述柔性丝的另一端分别用于连接驱动部分。
上述的执行机构使用时可将两端分别连接至被执行件的两端,一端相对另一端固定,执行机构被驱动时,被执行件随着执行机构进行三维柔性转动及弯曲。
优选地,上述的三维柔性执行机构,每根所述柔性丝各自分别从所述链式结构的一端穿过每节链节的一个通孔及相邻的弹性元件的一个轴向通孔至所述链式结构的另一端,这样使得弹性元件也跟随柔性丝一起更精准地运动,使得被执行元件局部都能够达到更好的柔性运动,能够更好地保护被执行元件的柔韧性。
优选地,所述柔性丝组在位于连接驱动部分的所述链式结构的所述另一端外设有鲍登线结构,该结构包括外管,所述柔性丝穿过所述外管内部后与驱动部分连接。使用时所述外管的一端与所述链式结构的所述另一端的端面相抵接,所述外管的另一端用于被固定。这样就将所述另一端相对固定,而所述一端可以相对该另一端运动。
本发明采用三维链式结构组成柔性结构,进而可用作可穿戴的康复装置;该结构采用柔性丝驱动,驱动机构可以远程放置,动力通过柔性丝传导,动力单元可与执行单元分离。本发明采用链式结构组成柔性结构,链节采用孔和球头互相咬合,每两个链节之间可以相互滑动和三维转动。链节的端面靠外侧开有圆周均布的多个小孔,供驱动柔性丝穿过。拉动柔性丝可以实现整体结构三维空间的动作,从而辅助脊柱康复。
本发明采用链式结构构成的柔性执行机构,可以避免对人体运动的限制,加载压力也比较均匀,整体结构简单,重量轻。结构单元可以模块化制造,成本低。
本发明采用多根柔性驱动,可以驱动柔性结构三维空间多个方向的运动。
本发明采用柔性结构,对患者康复动作阻碍小,伤害小,压力均匀,患者佩戴舒适。
本发明执行机构重量轻,结构简单,穿戴方便。
本发明动力单元与执行机构分离,因此可以做到动力足,扭矩大,反应快,能够达到更好的康复效果。
附图说明
图1a为本发明一实施例执行机构弯曲的侧视结构示意图;
图1b为本发明一实施例执行机构直立的侧视结构示意图;
图2a是本发明一实施例执行机构弯曲的轴侧结构示意图;
图2b是本发明一实施例执行机构直立的轴侧爆炸结构示意图;
图3是本发明一实施例执行机构的剖视结构示意图;
图4是本发明柔性丝鲍登结构的结构示意图;
图5a是本发明一实施例的链节剖视结构示意图;
图5b是本发明一实施例的链节轴侧结构示意图;
附图标号说明:
100链式结构、200柔性丝组;
101链节、1011球头、1012孔、1013台阶、1014孔口部、1015孔、1016槽、102防脱环、103弹性垫、104驱动柔性丝、1041套管、1042柔性丝、1043塑料套。
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的较佳实施例进行详细说明,以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是,附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制,而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。
本发明的采用三维链式结构组成柔性结构,进而可用作柔性执行机构。该结构采用柔性丝驱动,驱动机构可以远程放置,动力通过柔性丝传导,动力单元可与执行单元分离。本发明采用链式结构组成柔性结构,链节采用孔和球头互相咬合,每两个链节之间可以相互滑动和三维转动。链节的端面靠外侧开有圆周均布的多个小孔,供驱动柔性丝穿过。拉动柔性丝可以实现整体结构三维空间的动作,从而带动被执行元件三维空间运动,包括转动、弯曲等。
为了装配成链式结构,本发明组成链式结构的链节可以制造成相同的多个。因此,本发明首先提供一种柔性执行机构用链节,所述链节包括相连接的头部和尾部,其中,所述头部包括端头和颈部,所述端头为球头,所述颈部与所述端头相连接,所述颈部的直径小于所述球头的直径。端头可用于与另一链节的尾部配合链节,颈部主要为了安放弹性元件。
所述链节的尾部设有球头长孔,该长孔的底部内表面为球形,所述球头长孔的孔口部收缩,所述孔口部的直径小于所述球形的直径;所述尾部的球头长孔尺寸适于容纳与所述头部的端头相同尺寸的球头,并且使得所述容纳的球头能够在所述长孔内移动和转动。
所述尾部的端面设有通孔,所述通孔至少设有三个,所述通孔沿周向间隔布置。这样可以使链式结构被柔性丝驱动时能够朝不同方向运动。优选地,通孔均布设置。优选地,通孔的数量为三个。
上述的链节适于收尾相接形成长链结构,其上的通孔结构适于穿过柔性丝,而且在不同方向布置,就可以朝不同方向拉伸,采用不同的力度与角度,及不同柔性丝的施力配合,就可以实现不同方向的转动和弯曲,而该长链可以带动脊柱等进行相应地转动和弯曲,达到想要的技术效果。当然该种链节还可应运在任何需要三维柔性活动的其他技术领域。
优选地,上述的柔性执行机构用链节,所述头部的颈部回转中心与所述球头长孔的回转中心同轴。颈部优选为圆柱外形。优选地,所述尾部外形为回转体。更优选的,为圆柱形。
优选地,上述的柔性执行机构用链节,为了方便拆卸,所述链节具有弹性,所述尾部自孔口部沿外周面向所述球头长孔内开有通槽。开通槽使得孔口部的弹性更大,有助于物体出入孔口。
优选地,上述的柔性执行机构用链节,所述通槽为一组,该组通槽沿周向间隔布置。优选地,均匀布置。优选地,所述通槽的数量为三个。
为了更好地在弹性孔口外安放卡紧元件,所述尾部设有尾部台阶,所述台阶的端面距所述孔口部的端面有一距离,该距离适合安放卡紧元件即可。端面可以对卡紧元件形成阻挡。
当然如果不考虑链节的拆卸,可以加工时就把链节的头部与尾部卡死,而无需尾部开槽,也无需外部设有防脱环。
为了在两链节之间更好地放置弹性元件,所述头部和尾部的连接处为台阶式过渡连接,在所述尾部这边形成连接处台阶面。当连接首尾相连时,该连接处台阶与前一链节的尾部端面之间适于安放弹性元件。
所述通孔可穿过所述尾部孔口部的端面与所述连接处台阶面。优选地,该通孔的走向平行链节球头长孔及头部的回转中心轴。
本发明还提供一种链式结构,所述链式结构包括弹性元件和上述的链节,所述链节为一组,该组所述链节的头部和尾部依次相接形成一长形链,所述链节头部的球头卡入相邻链节所述尾部的球头长孔内,所述球头能够在所述球头长孔内移动和转动,使用时所述球头不会从所述尾部的孔口部脱出。
每相邻两链节之间设有所述弹性元件,所述弹性元件的两端分别接触相邻的两链节。如此设计,通过在该长形链的各节链节通孔穿过柔性丝,驱动元件将动力通过柔性丝传递到链式结构,就可以使链式结构作为执行元件带动需要动作的物体进行运动了。
弹性元件的结构不限,可以是弹簧类也可以是弹性垫类,只要适于连接放置,弹性足够即可。优选地,采用弹性垫。优选地,弹性垫采用V形截面,弹性垫采用橡胶材质,硬度一般可为邵氏30度左右。当需要整体的弯矩要求不同时,需要更改弹性垫的硬度及材质。
柔性丝在不同的方向布置,就可以朝不同方向拉伸,通过采用不同的力度与角度,及不同柔性丝的施力配合,使长链结构实现不同方向的转动和弯曲,进而带动脊柱等进行三维空间相应地转动和弯曲,达到想要的技术效果。当然该种链式结构还可应运在任何需要三维柔性活动的其他技术领域。
根据本发明的一个优选实施方式,所述链节具有弹性,所述链节的尾部自孔口部沿外周面向所述球头长孔内开有通槽,所述链式结构还包括防脱环,所述防脱环安装于所述尾部设有通槽部位的外围,以防止所述头部的球头从所述尾部的孔口部脱出。
优选地,所述弹性元件上设有轴向通孔,该轴向通孔的数量与位置与所述链节上的通孔数量和位置相匹配,以让柔性丝穿过。
本发明的链式结构材料不限,考虑到如使其具有弹性,材料优选为工程塑料,该种材料使得柔性丝对其的磨损及柔性丝本身的磨损都会较小。
本发明还提供一种三维柔性执行机构,所述执行机构包括柔性丝组和上述的链式结构,所述柔性丝组包括一组柔性丝,所述柔性丝的数量与单个所述链节的通孔数量相匹配,每根所述柔性丝各自分别从所述链式结构的一端穿过每节链节的一个通孔至所述链式结构的另一端,每根所述柔性丝于所述链式结构的一端固定,每根所述柔性丝的另一端分别用于连接驱动部分。
优选地,所述柔性丝组在位于连接驱动部分的所述链式结构的所述另一端外设有鲍登线结构,该结构包括外管,所述柔性丝穿过所述外管内部后与驱动部分连接。使用时所述外管的一端与所述链式结构的所述另一端的端面相抵接,所述外管的另一端用于被固定。这样就将所述另一端相对固定,而所述一端可以相对该另一端运动。
当然另一端也可不通过鲍登线结构固定,而单独采取其他措施对其进行固定。
连接驱动部分的一截柔性丝可采用鲍登线结构,其由内向外分别可由柔性丝、塑料套、套管组成。塑料套和套管可兼称为外管。使用时链节可挡住鲍登线结构的套管和塑料套。套管和塑料套长度相等,两端可分别固定在链节上和驱动系统上的固定处。
柔性丝穿过所有的链节,柔性丝一头固定在链式结构的一末端,可通过多种方式实现,比如柔性丝一端压铸一球头,卡在末端链节上。柔性丝的另一头穿过所有链节,在链式结构另一端的链节处穿出,以连接驱动部分。如果在穿出另一端链节后的柔性丝采用鲍登结构,在链式结构另一端的链节的头部挡住鲍登线结构的外管。两端部链节分别固定在康复关节的两端,比如以绑扎的方式穿戴在包含脊柱的躯干上。拉动柔性丝可以实现整体结构三维空间的动作。柔性丝由驱动机构驱动,从而带动整个柔性结构变形。
上述的执行机构也可使用在其他被执行件上,使用时可将两端分别连接至被执行件的两端,一端相对另一端固定,执行机构被驱动时,被执行件随着执行机构进行三维柔性转动及弯曲。
优选地,上述的三维柔性执行机构,每根所述柔性丝各自分别从所述链式结构的一端穿过每节链节的一个通孔及相邻的弹性元件的一个轴向通孔至所述链式结构的另一端,这样使得弹性元件也跟随柔性丝一起更精准地运动,使得被执行元件局部都能够达到更好的柔性运动,能够更好地保护被执行元件的柔韧性。
当柔性执行机构捆绑于人体上时,拉紧某根柔性丝时,所有的链节在柔性丝穿过的位置收缩,在没有拉紧的位置在弹性垫的作用下,保持原来的距离,整个柔性结构会弯曲,带动人体脊椎运动,从而进行康复治疗。
本发明中柔性丝可以是任意适于传动的丝绳,可以是金属的如钢丝等,也可以是非金属的如尼龙绳等。
本发明采用三维链式结构组成柔性结构,进而可用作可穿戴的康复装置。该结构采用柔性丝驱动,驱动机构可以远程放置,动力通过柔性丝传导,动力单元可与执行单元分离。本发明采用链式结构组成柔性结构,链节采用孔和球头互相咬合,每两个链节之间可以相互滑动和三维转动。链节的端面靠外侧开有圆周均布的多个小孔,供驱动柔性丝穿过。拉动柔性丝可以实现整体结构三维空间的动作,从而辅助脊柱康复。
本发明采用链式结构构成的柔性执行机构,可以避免对人体运动的限制,加载压力也比较均匀,整体结构简单,重量轻。结构单元可以模块化制造,成本低。
本发明采用多根柔性驱动,可以驱动柔性结构三维空间多个方向的运动。
本发明采用柔性结构,对患者康复动作阻碍小,伤害小,压力均匀,患者佩戴舒适。
本发明执行机构重量轻,结构简单,穿戴方便。
本发明动力单元与执行机构分离,因此可以做到动力足,扭矩大,反应快,如用于医疗,使患者能够达到更好的康复效果。
实施例
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1a、图1b、图2a、图2b图3所示,本发明为一种用于人体脊柱康复的三维柔性执行机构,它是一种简单、轻便,能够随着人体曲线改变形态并可从三个方向施加矫正力的脊椎康复装置。
为实现上述目的,本发明采取以下技术方案:一种采用三维链式结构组成柔性结构,该结构采用柔性丝驱动,动力单元与执行单元分离。如图1a、图1b、图2a、图2b所示,整个结构由三维链式结构100、柔性丝组200组成。链式结构100主要由链节101、防脱环102和弹性垫103组成。
如图5a、图5b所示,链节101的头部有球头1011,球头颈部直径稍小,链节101的尾部有孔1012,孔口部1014收缩,直径略小于球头1011的直径。尾部开槽1016,球头1011卡在下一个链节的尾部孔1012中,这样可利用弹性变形将链节头尾相接。尾部有台阶1013,台阶处安装防脱环102,防止链式结构受拉力后脱开。链节之间装有弹性垫103。多节链节101相互咬合组成长链,每两个链节之间可以相互滑动和转动。链节101端面开有3个孔1015,三根柔性丝穿过所有的链节101和弹性垫103。
驱动柔性丝104采用鲍登线结构,参见图4。由内向外分别由柔性丝1042、塑料套1043、套管1041组成。链节挡住鲍登线结构的套管1041和塑料套1043。套管和塑料套长度相等,两端分别固定在链节上和驱动系统上的固定处。
当柔性丝由驱动机构驱动时,链式结构通过柔性丝1042与塑料套1043,套管1041的相对滑动,使得一端相对另一端运动,从而带动整个柔性结构变形,从而带动关节运动。
如图1a、图1b所示,当柔性结构捆绑于人体上时,拉紧某根柔性丝时,所有的链节在柔性丝穿过的位置收缩,没有拉紧的位置在弹性垫的作用下,链节保持原来的距离,而整个柔性结构会弯曲,带动人体脊椎运动,从而进行康复治疗。
进一步地,链节101的头部有球头1011,球头颈部直径大小需要和链节101的尾部孔1012的直径配合,直径需要经过计算,确保球头在链节101尾部弹性变化范围内能够安装进去,且限定连接的相互转动角度。
进一步地,如图1a、图1b所示,弹性垫103采用V形截面,弹性垫采用橡胶材质,硬度为邵氏30度左右。当需要的整体弯矩要求不同时,需要更改弹性垫的硬度及材质。
进一步地,本发明实施例的应用是在人体的脊椎康复上,但是,同样的结构可以用在其他需要三维运动的场合。
从上述实施例可以看出,本发明采用链式结构构成的柔性执行机构,可以避免对人体运动的限制,加载压力也比较均匀,整体结构简单,重量轻。结构单元可以模块化制造,成本低;本发明采用多根柔性驱动,可以驱动柔性结构三维空间多个方向的运动;本发明采用柔性结构,对患者康复动作阻碍小,伤害小,压力均匀,患者佩戴舒适;本发明执行机构重量轻,结构简单,穿戴方便;本发明动力单元与执行机构分离,因此可以做到动力足,扭矩大,反应快,如用于医疗,使患者能够达到更好的康复效果。
上述各实施例仅用于说明本发明,其中实施例的各零部件、装置都是可以有所变化的,凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进,均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (10)
1.一种柔性执行机构用链节,其特征在于,所述链节包括相连接的头部和尾部,其中,
所述头部包括端头和颈部,所述端头为球头,所述颈部与所述端头相连接,所述颈部的直径小于所述球头的直径;
所述尾部设有球头长孔,该长孔的底部内表面为球形,所述球头长孔的孔口部收缩,所述孔口部的直径小于所述球形的直径;
所述尾部的球头长孔尺寸适于容纳与所述头部的端头相同尺寸的球头,并且使得所述容纳的球头能够在所述长孔内移动和转动;
所述尾部的端面设有通孔,所述通孔至少设有三个,所述通孔沿周向间隔布置。
2.根据权利要求1所述的柔性执行机构用链节,其特征在于,所述头部的颈部回转中心与所述球头长孔的回转中心同轴。
3.根据权利要求1或2所述的柔性执行机构用链节,其特征在于,所述链节具有弹性,所述尾部自孔口部沿外周面向所述球头长孔内开有通槽。
4.根据权利要求3所述的柔性执行机构用链节,其特征在于,所述通槽为一组,该组通槽沿周向间隔布置。
5.根据权利要求1或2或4所述的柔性执行机构用链节,其特征在于,所述尾部设有尾部台阶,所述台阶的端面距所述孔口部的端面有一距离;所述头部和尾部的连接处为台阶式过渡连接,在所述尾部这边形成连接处台阶面;所述通孔穿过所述孔口部的端面与所述连接处台阶面。
6.一种链式结构,其特征在于,所述链式结构包括弹性元件和权利要求1至5任一项所述的链节,所述链节为一组,该组所述链节的头部和尾部依次相接形成一长形链,所述链节头部的球头卡入相邻链节所述尾部的球头长孔内,所述球头能够在所述球头长孔内移动和转动,使用时所述球头不会从所述尾部的孔口部脱出;每相邻两链节之间设有所述弹性元件,所述弹性元件的两端分别接触相邻的两链节。
7.根据权利要求6所述的链式结构,其特征在于,所述链节具有弹性,所述链节的尾部自孔口部沿外周面向所述球头长孔内开有通槽,所述链式结构还包括防脱环,所述防脱环安装于所述尾部设有通槽部位的外围,以防止所述头部的球头从所述尾部的孔口部脱出。
8.根据权利要求6或7所述的链式结构,其特征在于,所述弹性元件为弹性垫,所述弹性元件上设有轴向通孔,该轴向通孔的数量与位置与所述链节上的通孔数量和位置相匹配。
9.一种三维柔性执行机构,其特征在于,所述执行机构包括柔性丝组和权利要求6至8任一项所述的链式结构,所述柔性丝组包括一组柔性丝,所述柔性丝的数量与单个所述链节的通孔数量相匹配,每根所述柔性丝各自分别从所述链式结构的一端穿过每节链节的一个通孔至所述链式结构的另一端,每根所述柔性丝于所述链式结构的一端固定,每根所述柔性丝的另一端分别用于连接驱动部分。
10.根据权利要求9所述的三维柔性执行机构,其特征在于,每根所述柔性丝各自分别从所述链式结构的一端穿过每节链节的一个通孔及相邻的弹性元件的一个轴向通孔至所述链式结构的另一端;所述柔性丝组在位于连接驱动部分的所述链式结构的所述另一端外设有鲍登线结构,该结构包括外管,所述柔性丝穿过所述外管内部后与驱动部分连接;使用时所述外管的一端与所述链式结构的所述另一端的端面相抵接,所述外管的另一端用于被固定。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114872068A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-09 | 北京通用人工智能研究院 | 一种桌面式连续体机器人 |
CN114918947A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-19 | 北京通用人工智能研究院 | 一种穿戴式人机交互机器人系统 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62193743A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-25 | Tsubakimoto Chain Co | ケ−ブル等の可撓支持体 |
DE102007050163A1 (de) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Katina Sostmann | Glied, Gliederkette und Tragesystem mit Gliederkette |
CN104476533A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-04-01 | 清华大学 | 主从操控的柔性连续体机器人装置及其控制方法 |
CN106272531A (zh) * | 2016-10-16 | 2017-01-04 | 福州幻科机电科技有限公司 | 一种仿真智能机器人的脊柱关节总成 |
CN106514703A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 燕山大学 | 基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂 |
CN108778159A (zh) * | 2016-01-17 | 2018-11-09 | Tag医疗器材农业合作有限公司 | 柔性骨头工具 |
CN109481238A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置 |
-
2019
- 2019-10-14 CN CN201910976405.1A patent/CN110742776B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62193743A (ja) * | 1986-02-18 | 1987-08-25 | Tsubakimoto Chain Co | ケ−ブル等の可撓支持体 |
DE102007050163A1 (de) * | 2007-10-19 | 2009-04-23 | Katina Sostmann | Glied, Gliederkette und Tragesystem mit Gliederkette |
CN104476533A (zh) * | 2014-11-27 | 2015-04-01 | 清华大学 | 主从操控的柔性连续体机器人装置及其控制方法 |
CN108778159A (zh) * | 2016-01-17 | 2018-11-09 | Tag医疗器材农业合作有限公司 | 柔性骨头工具 |
CN106272531A (zh) * | 2016-10-16 | 2017-01-04 | 福州幻科机电科技有限公司 | 一种仿真智能机器人的脊柱关节总成 |
CN106514703A (zh) * | 2016-12-08 | 2017-03-22 | 燕山大学 | 基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂 |
CN109481238A (zh) * | 2018-12-28 | 2019-03-19 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于弯曲型液动人工肌肉的脊椎康复装置 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114872068A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-09 | 北京通用人工智能研究院 | 一种桌面式连续体机器人 |
CN114918947A (zh) * | 2022-06-10 | 2022-08-19 | 北京通用人工智能研究院 | 一种穿戴式人机交互机器人系统 |
CN114872068B (zh) * | 2022-06-10 | 2023-08-22 | 北京通用人工智能研究院 | 一种桌面式连续体机器人 |
CN114918947B (zh) * | 2022-06-10 | 2024-04-19 | 北京通用人工智能研究院 | 一种穿戴式人机交互机器人系统 |
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Publication number | Publication date |
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