CN113143544B - 气动关节 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动关节，包括：固定件、旋转件、气囊、弹性构件及供气装置，旋转件的一端与固定件转动连接；气囊的第一端与固定件连接，气囊的第二端与旋转件连接；气囊在充气的情况下，气囊的第二端位于固定件上的第一位置，气囊在排气的情况下，气囊的第二端位于固定件上的第二位置，第一位置与第二位置环绕旋转件的旋转轴线呈圆周排布；弹性构件的第一端与固定件连接，弹性构件的第二端与旋转件连接；供气装置与气囊连通。本发明通过将气囊、弹性构件分别与旋转件连接，可实现控制旋转件转动的平顺性及稳定性，避免了气动关节的损坏，增强了气动关节的适应性。

Description

气动关节

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种气动关节。

背景技术

关节是实现旋转或往复运动的重要结构，广泛应用于机器人和医疗器械领域中。在医疗器械领域中，人工关节供使用者使用，为使用者恢复一定的生活自理能力和工作能力提供便利。

现有的关节采用铰链式关节，该铰链式关节包括固定件、转动件及机械驱动结构，转动件的一端铰接于固定件上，当获取转动件转动到指定位置的需求时，由机械结构驱动转动件转动一个固定的角度，使得转动件到达指定位置。由于铰链式关节的连接方式属于刚性连接，即转动件转动到指定位置时的转动角度为定值，当转动件件的另一端在指定位置受到冲击或振动时，转动件的转动角度无法适应性增大或减小，导致铰链式关节在受到冲击或振动时无法吸收冲击或振动，易造成铰链式关节的损坏，导致铰链式关节的适应性较差。

发明内容

本发明提供一种气动关节，用以解决现有铰链式关节在受到冲击或振动时无法吸收冲击或振动、适应性差的问题。

本发明提供一种气动关节，包括：固定件、旋转件、气囊、弹性构件及供气装置，所述旋转件的一端与所述固定件转动连接；所述气囊的第一端与所述固定件连接，所述气囊的第二端与所述旋转件连接；所述气囊在充气的情况下，所述气囊的第二端位于所述固定件上的第一位置，所述气囊在排气的情况下，所述气囊的第二端位于所述固定件上的第二位置，所述第一位置与所述第二位置环绕所述旋转件的旋转轴线呈圆周排布；所述弹性构件的第一端与所述固定件连接，所述弹性构件的第二端与所述旋转件连接；所述供气装置与所述气囊连通。

根据本发明提供一种的气动关节，所述气囊与所述弹性构件均呈条形，所述气囊与所述弹性构件当中的至少一者相对于所述旋转件的旋转轴线沿周向延伸。

根据本发明提供一种的气动关节，所述气囊与所述弹性构件在所述固定件所在平面上的投影位于所述旋转件的两侧，当所述气囊第二端位于所述第一位置时，所述弹性构件处于压缩状态，当所述气囊第二端位于所述第二位置时，所述弹性构件处于复位状态。

根据本发明提供一种的气动关节，所述气囊与所述弹性构件在所述固定件所在平面上的投影位于所述旋转件的同侧，当所述气囊第二端位于所述第一位置时，所述弹性构件处于延伸状态，当所述气囊第二端位于所述第二位置时，所述弹性构件处于复位状态。

根据本发明提供一种的气动关节，所述第一位置与所述第二位置相对于所述旋转件旋转轴线所呈的圆心角为60°～130°。

根据本发明提供一种的气动关节，所述固定件包括：圆筒、连接件及旋转引导件，所述连接件的一端与所述圆筒的内侧壁连接，另一端与所述旋转引导件连接，所述旋转引导件位于所述圆筒的中心轴线处；所述旋转引导件与所述旋转件转动连接；所述连接件分别与所述气囊的第一端及弹性构件的第一端连接。

根据本发明提供一种的气动关节，所述连接件为连接杆或连接板，所述连接件沿所述圆筒的径向方向排布。

根据本发明提供一种的气动关节，所述供气装置包括气管，所述气管设于所述圆筒上，所述气管的出气端伸入至所述圆筒的内侧，并与所述气囊连通。

根据本发明提供一种的气动关节，所述旋转件包括：旋转臂及旋转扣件，所述旋转臂的一端与所述旋转扣件连接，所述旋转扣件与所述旋转引导件转动连接；所述旋转引导件为引导轴或引导套；所述旋转扣件为转动轴套或旋转轴；当所述旋转引导件为引导轴时，所述旋转扣件为转动轴套，所述转动轴套转动套设于所述引导轴上；当所述旋转引导件为引导套时，所述旋转扣件为旋转轴，所述旋转轴转动装于所述引导套内；所述旋转臂分别与所述气囊的第二端及所述弹性构件的第二端连接。

根据本发明提供一种的气动关节，所述弹性构件为弹性片、弹簧及弹性杆当中的任一者。

本发明提供的一种气动关节，通过对气囊进行充气或排气操作，使得旋转件在气囊第二端的带动下在第一位置与第二位置之间切换，当气囊第二端对旋转件的作用力与弹性构件第二端对旋转件的作用力处于平衡状态时，旋转件能稳定置于相应的平衡位置，由于气囊与弹性构件均具有良好的形变特性，在旋转件受到冲击或振动的情况下，旋转件能够适应性地转动一定的角度，以吸收冲击或振动，避免了气动关节的损坏，增强了气动关节的适应性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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获得其他的附图。

图1是本发明提供的气动手指在第一位置的安装结构示意图；

图2是本发明提供的气动手指在第一位置的安装结构俯视图；

图3是本发明提供的气动手指在第二位置的安装结构示意图；

图4是本发明提供的气动手指在第二位置的安装结构俯视图；

附图标记：

1：气动关节； 11：固定件； 12：旋转件；

13：气囊； 14：弹性构件； 15：供气装置；

110：圆筒； 111：连接件； 112：旋转引导件；

120：旋转臂； 121：旋转扣件； 150：气管。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

下面结合图1至图4描述本发明的提供的一种气动关节。

如图1至图4所示，本实施例提供一种气动关节，所述气动关节1包括：固定件11、旋转件12、气囊13、弹性构件14及供气装置15；旋转件12的一端与固定件11转动连接；气囊13的第一端与固定件11连接，气囊13的第二端与旋转件12连接；气囊13在充气的情况下，气囊13的第二端位于固定件11上的第一位置，气囊13在排气的情况下，气囊13的第二端位于固定件11上的第二位置，第一位置与第二位置环绕旋转件12的旋转轴线呈圆周排布；弹性构件14的第一端与固定件11连接，弹性构件14的第二端与旋转件12连接；供气装置15与气囊13连通。

在两个相连接的构件之间有相对转动的需求时，在两个构件的连接处设置气动关节1，其中一个构件与固定件11连接，另一个构件与旋转件12连接，通过旋转件12在固定件11上转动，从而带动与旋转件12连接的构件转动，实现两个构件在气动关节1上的回转功能。

优选地，在气囊13充气或排气时，气囊13的体积和形状会发生改变，由于气囊13的第一端与固定件11连接，第二端与旋转件12连接，在气囊13体积和形状发生变化时，第二端带动旋转件12绕旋转轴线转动；在气囊13充气的情况下，气囊13的第二端对旋转件12的作用力逐渐增大，当大于弹性构件14第二端对旋转件12的作用力时，气囊13带动旋转件12向第一位置转动，到达第一位置后，气囊13的第二端对旋转件12的作用力与弹性构件14的第二端对旋转件12的作用力处于平衡状态，此时，旋转件12能稳定置于第一位置；同理，在气囊13排气的情况下，气囊13的第二端对旋转件12的作用力逐渐减小，当小于弹性构件14第二端对旋转件12的作用力时，弹性构件14带动旋转件12向第二位置转动，到达第二位置后，气囊13的第二端对旋转件12的作用力与弹性构件14的第二端对旋转件12的作用力处于平衡状态，此时，旋转件12能稳定置于第二位置。

具体地，通过对气囊13进行充气或排气操作，使得旋转件12在气囊13第二端的带动下在第一位置与第二位置之间切换，当气囊13第二端对旋转件12的作用力与弹性构件14第二端对旋转件12的作用力处于平衡状态时，旋转件12能稳定置于相应的平衡位置，由于气囊13与弹性构件14均具有良好的形变特性，在旋转件12受到冲击或振动的情况下，旋转件12能够适应性地转动一定的角度，以吸收冲击或振动，避免了气动关节1的损坏，增强了气动关节1的适应性。

优选地，本实施例所示的气囊13与弹性构件14均呈条形，气囊13与弹性构件14当中的至少一者相对于旋转件12的旋转轴线沿周向延伸。

在一个实施例中，气囊13相对于旋转件12的旋转轴线周向延伸，即气囊13呈弯条形，弹性构件14呈直条形，当旋转件12处于第二位置时，弹性构件14与旋转件12呈一定的夹角。在气囊13与弹性构件14发生形变时，由于气囊13的第一端与固定件11连接，即气囊13的第二端位置变化的轨迹为一条曲线，由于弹性构件14的第一端与固定件11连接，即弹性构件14的第二端位置变化的轨迹为一条直线。

在另一个实施例中，弹性构件14相对于旋转件12的旋转轴线周向延伸，即弹性构件14呈弯条形，气囊13呈直条形，当旋转件12处于第二位置时，气囊13与旋转件12呈一定的夹角。在气囊13与弹性构件14发生形变时，由于弹性构件14的第一端与固定件11连接，即弹性构件14的第二端位置变化的轨迹为一条曲线，由于气囊13的第一端与固定件11连接，即气囊13的第二端位置变化的轨迹为一条直线。

在又一个实施例中，如图3至图4所示，气囊13与弹性构件14均相对于旋转件12的旋转轴线沿轴向延伸，即气囊13与弹性构件14均呈弯条形，当气囊13与弹性构件14在发生形变时，由于气囊13的第一端与固定件11连接，即气囊13的第二端位置变化的轨迹为一条曲线，由于弹性构件14的第一端与固定件11连接，即弹性构件14的第二端位置变化的轨迹为一条曲线。

优选地，气囊13与弹性构件14在固定件11所在平面上的投影位于旋转件12的两侧，或者，气囊13与弹性构件14在固定件11所在平面上的投影位于旋转件12的同侧。

在一个实施例中，如图3至图4所示，气囊13与弹性构件14在固定件11所在平面上的投影位于旋转件12的两侧，当气囊13第二端位于第一位置时，弹性构件14处于压缩状态，当气囊13第二端位于第二位置时，弹性构件14处于复位状态。

其中，在气囊13充气的情况下，气囊13的第二端逐渐向弹性构件14的一侧延伸至第一位置，从而挤压弹性构件14，使得弹性构件14发生压缩形变，此时弹性构件14处于压缩状态；在气囊13排气的情况下，气囊13的第二端逐渐向气囊13的一侧延伸至第二位置，从而弹性构件14逐渐由压缩状态转变为复位状态。

在另一个实施例中，气囊13与弹性构件14在固定件所在平面上的投影位于旋转件12的同侧，当气囊13第二端位于第一位置时，弹性构件14处于拉伸状态，当气囊13第二端位于第二位置时，弹性构件14处于复位状态。

其中，在气囊13充气的情况下，气囊13的第二端逐渐向背离气囊13的一侧延伸至第一位置，从而拉伸弹性构件14，使得弹性构件14发生延伸形变，此时弹性构件14处于拉伸状态；在气囊13在排气的情况下，气囊13的第二端逐渐向气囊13的一侧延伸至第二位置，从而弹性构件14逐渐由拉伸状态转变为复位状态。

优选地，第一位置与第二位置相对于旋转件12旋转轴线所呈的圆心角为60°～130°，可以理解的是，第一位置和第二位置沿旋转件12旋转轴线周向分布的圆心角范围为60°～130°，例如：该圆心角具体可以为如60°、90°、120°、130°等，在此不作具体限定。

优选地，如图1所示，固定件11包括：圆筒110、连接件111及旋转引导件112，连接件111的一端与圆筒110的内侧壁连接，另一端与旋转引导件112连接，旋转引导件112位于圆筒110的中心轴线处，连接件111分别与所述气囊13的第一端及弹性构件14的第一端连接。

在一个实施例中，如图1至图2所示，连接件111沿圆筒110的径向布置，连接件111的一端与圆筒110的内侧壁连接，另一端与旋转引导件112连接，旋转引导件112位于圆筒110的中心轴线处，旋转引导件112用于引导旋转件12绕圆筒110中心轴线转动。在本实施例中，气囊13与弹性构件14在固定件11所在平面上的投影位于连接件111的两侧，则气囊13的第一端与连接件111的一侧连接，弹性构件14的第一端与连接件111的另一侧连接。

优选地，连接件111为连接杆或连接板，连接件111沿圆筒的径向方向排布。

在一个实施例中，连接件111为连接杆，气囊13与弹性构件14位于连接杆的两侧，气囊13的第一端与连接杆一侧的杆体连接，弹性构件14的第一端与连接杆另一侧的杆体连接。

在另一个实施例中，如图1至图2所示，连接件111为连接板，气囊13与弹性构件14位于连接板的两侧，气囊13的第一端与连接板一侧的板面连接，弹性构件14的第一端与连接板另一侧的板面连接。

优选地，供气装置15包括气管150，气管150设于圆筒110上，气管150的出气端伸入至圆筒110的内侧，并与气囊13连通，用于为气囊13供气。

在一个实施例中，如图1所示，在圆筒110的侧壁开设有通孔，气管150沿圆筒的径向排布，气管150的出气端穿过通孔伸入至圆筒110内侧，并与气囊13连通。

优选地，旋转件12包括旋转臂120及旋转扣件121，旋转臂120的一端与旋转扣件121连接，旋转扣件121与旋转引导件112转动连接；旋转引导件112为引导轴或引导套；旋转扣件121为转动轴套或旋转轴；当旋转引导件112为引导轴时，旋转扣件121为转动轴套，转动轴套转动套设于引导轴上；当旋转引导件112为引导套时，旋转扣件121为旋转轴，旋转轴转动装于引导套内。

在一个实施例中，旋转引导件112为引导轴，旋转扣件为转动轴套，转动轴套绕引导轴的轴线在引导轴上转动。

在另一个实施例中，如图1所示，旋转引导件112为引导套，旋转扣件121为旋转轴，旋转轴绕引导套的轴线在引导套内转动。

优选地，旋转臂120分别与气囊13的第二端及弹性构件14的第二端连接。

在一个实施例中，如图2所示，气囊13与弹性构件14位于旋转臂120的两侧，气囊13的第二端与旋转臂120的一侧连接，弹性构件14的第二端与旋转臂120的另一侧连接。

优选地，弹性构件14为弹性片、弹簧和弹性杆当中的任一者，或者，弹性构件14为在弹性范围内具有延展性和复位能力的构件，在此不作具体限定。

在一个实施例中，如图1所示，弹性构件14为螺旋弹簧，螺旋弹簧相对于旋转件12的旋转轴线沿轴向延伸，螺旋弹簧的第一端与连接件111连接，另一端与旋转臂120连接。

在一个实施例中，本发明提供的气动关节1的工作过程为：在气囊13没有充气的情况下，气囊13与弹性构件14均处于自然状态，即气囊13的第二端与弹性构件14的第二端对旋转件12均不产生作用力，此时旋转件12位于第二位置；在向气囊13充气的情况下，气囊13的第二端对旋转件12产生作用力，并带动旋转件12向第一位置转动，进而使得弹性构件14发生形变；在向气囊13排气的情况下，弹性构件14恢复形变，并带动旋转件12向第二位置转动。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种气动关节，其特征在于，包括：

固定件；

旋转件，所述旋转件的一端与所述固定件转动连接；

气囊，所述气囊的第一端与所述固定件连接，所述气囊的第二端与所述旋转件连接；所述气囊在充气的情况下，所述气囊的第二端位于所述固定件上的第一位置，所述气囊在排气的情况下，所述气囊的第二端位于所述固定件上的第二位置，所述第一位置与所述第二位置环绕所述旋转件的旋转轴线呈圆周排布；

弹性构件，所述弹性构件的第一端与所述固定件连接，所述弹性构件的第二端与所述旋转件连接；

供气装置，与所述气囊连通；

所述固定件包括：圆筒、连接件及旋转引导件，所述连接件的一端与所述圆筒的内侧壁连接，另一端与所述旋转引导件连接，所述旋转引导件位于所述圆筒的中心轴线处；所述旋转引导件与所述旋转件转动连接；

所述连接件分别与所述气囊的第一端及弹性构件的第一端连接。

2.根据权利要求1所述的气动关节，其特征在于，

所述气囊与所述弹性构件均呈条形，所述气囊与所述弹性构件当中的至少一者相对于所述旋转件的旋转轴线沿周向延伸。

3.根据权利要求2所述的气动关节，其特征在于，

所述气囊与所述弹性构件在所述固定件所在平面上的投影位于所述旋转件的两侧，当所述气囊第二端位于所述第一位置时，所述弹性构件处于压缩状态，当所述气囊第二端位于所述第二位置时，所述弹性构件处于复位状态。

4.根据权利要求2所述的气动关节，其特征在于，

所述气囊与所述弹性构件在所述固定件所在平面上的投影位于所述旋转件的同侧，当所述气囊第二端位于所述第一位置时，所述弹性构件处于拉伸状态，当所述气囊第二端位于所述第二位置时，所述弹性构件处于复位状态。

5.根据权利要求1所述的气动关节，其特征在于，

所述第一位置与所述第二位置相对于所述旋转件旋转轴线所呈的圆心角为60°～130°。

6.根据权利要求1所述的气动关节，其特征在于，

所述连接件为连接杆或连接板，所述连接件沿所述圆筒的径向方向排布。

7.根据权利要求1所述的气动关节，其特征在于，

所述供气装置包括气管，所述气管设于所述圆筒上，所述气管的出气端伸入至所述圆筒的内侧，并与所述气囊连通。

8.根据权利要求1所述的气动关节，其特征在于，

所述旋转件包括：旋转臂及旋转扣件，所述旋转臂的一端与所述旋转扣件连接，所述旋转扣件与所述旋转引导件转动连接；

所述旋转引导件为引导轴或引导套；所述旋转扣件为转动轴套或旋转轴；当所述旋转引导件为引导轴时，所述旋转扣件为转动轴套，所述转动轴套转动套设于所述引导轴上；当所述旋转引导件为引导套时，所述旋转扣件为旋转轴，所述旋转轴转动装于所述引导套内；

所述旋转臂分别与所述气囊的第二端及所述弹性构件的第二端连接。

9.根据权利要求1至8任一所述的气动关节，其特征在于，

所述弹性构件为弹性片、弹簧及弹性杆当中的任一者。

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