CN209831693U - 一种绳驱弹簧柔性机械关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种绳驱弹簧柔性机械关节，包括第一活动件和第二活动件，第一活动件和第二活动件通过万向节相互连接，第一活动件和第二活动件之间还通过若干个柔性组件相互连接，数量不少于四根的绳索均匀分布在第一活动件和第二活动件的边缘，每根绳索一端通过封口器与第一活动件固定连接，另一端穿过第二活动件并能够与第二活动件相对滑动。通过对一个或多个绳索进行施力大小不同的牵引，精准关节的弯曲方向和弯曲程度，进一步的，柔性组件能够保证关节弯曲后能够复位。

Description

一种绳驱弹簧柔性机械关节

技术领域

本实用新型是涉及仿真机器人技术领域，具体的说是一种绳驱弹簧柔性机械关节。

背景技术

现有的绳索驱动柔性机器人的关节组一般分为三种，第一种采用弹簧等弹性元件作为可转动部分的弹性关节，第二种采用十字万向节作为可转动部分的万向节关节，这种可能会增加弹簧等弹性元件，第三种采用球绞作为可转动部分的球绞关节。本实用新型将综合以上三种类型的关节组的基本结构点，设计出结构紧凑，连接可靠的柔性机械关节。现有的绳索驱动柔性机器人的关节组一般分为三种，第一种采用弹簧等弹性元件作为可转动部分的弹性关节，第二种采用十字万向节作为可转动部分的万向节关节，这种可能会增加弹簧等弹性元件，第三种采用球绞作为可转动部分的球绞关节。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种绳驱弹簧柔性机械关节，该种机械关节结构紧凑，连接可靠。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征是：包括第一活动件和第二活动件，所述的第一活动件和第二活动件均为板状，所述的第一活动件和第二活动件通过万向节相互连接，第一活动件和第二活动件之间还通过若干个柔性组件相互连接，所述的柔性组件依次穿过第一活动件和第二活动件；

所述的柔性组件包括连接杆，所述的连接杆的一端形成主动叉与十字轴的一组连接轴可转动连接，十字轴的另一组连接轴与第一活动件可转动连接，所述的连接杆上还嵌套有关节球轴承，所述的连接杆穿过关节球的球心，所述的连接杆和关节球固定连接，所述的关节球能在关节球轴承内转动，所述的关节球和连接杆端部的主动叉之间通过拉压弹簧连接，所述的连接杆穿过拉压弹簧内部，所述的关节球轴承镶嵌在第二活动件内，若干个柔性组件均匀环形分布在万向节的周围；

数量不少于四根的绳索均匀分布在第一活动件和第二活动件的边缘，每根绳索一端通过封口器与第一活动件固定连接，另一端穿过第二活动件并能够与第二活动件相对滑动。

所述的第一活动件与第二活动件相对的一侧设置有主动叉，所述的第一活动件开有若干组通孔，每组通孔的内壁开设有两个位置相对旋转孔，所述的旋转孔用于安装十字轴的另一组连接轴，十字轴能够与第一活动件相对转动，所述的通孔的设置位置与柔性组件的设置位置相对应。

所述的第二活动件与第一活动件相对的一侧设置有从动叉，所述的第二活动件开有若干组通孔，每组通孔用于镶嵌的关节球轴承，当第一活动件和第二活动件通过万向节相互连接且相互平行时，连接杆与第一活动件和第二活动件相互垂直。

所述的第一活动件和第二活动件的边缘均分别均匀设置有若干个凹槽，每个凹槽中设置有长条状的固定器，固定器上设置有并排设置有若干个通孔，所述的通孔轴向与第一活动件或第二活动件垂直，第一活动件和第二活动件上对应位置的固定器位置处于同一竖直平面内。

所述的固定器两端通过螺钉固定安装在第一活动件或第二活动件上。

所述的万向节为方形框架结构，第一活动件一侧设置的主动叉与第二活动件一侧设置的从动叉交叉设置， 所述的方形框架结构的外侧壁分别与第一活动件一侧设置的主动叉以及第二活动件一侧设置的从动叉可转动连接。

多关节连杆结构包括多个支撑杆，支撑杆的两端分别固定安装有第一活动件和第二活动件，相邻两支撑杆之间通过第一活动件和第二活动件交替连接。

该种绳驱弹簧柔性机械关节能够产生的有益效果为：第一，第一活动件和第二活动件通过万向节连接，使第一活动件和第二活动能够相对自由转动，保证了仿真关节的灵活度。第二，设置有四组柔性组件，四组柔性组件在关节弯曲压缩时能够跟随第一活动件和第二活动件之间的相对位移进行压缩，并提供回位动力。第三，通过多组牵引绳索的设置，通过对一个或多个绳索进行施力大小不同的牵引，精准关节的弯曲方向和弯曲程度。第四，当多个关节连接后可以通过独立分别控制每一个关节的牵引绳或统一控制实现多关节连杆结构的控制。

附图说明

图1为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节的结构示意图。

图2为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节的俯视图。

图3为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节柔性组的结构示意图。

图4为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节固定器的结构示意图。

图5为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节第二活动件的结构示意图。

图6为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节第一活动件的结构示意图。

图7为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节万向节的结构示意图。

图8为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节绳索的安装位置示意图。

图9为本实用新型一种绳驱弹簧柔性机械关节多关节连杆的安装结构示意图。

说明书附图标注：1、第一活动件；2、第二活动件；3、万向节；4、柔性组件；5、绳索；6、固定器；7、十字轴；8、连接杆；9、关节球轴承；10、拉压弹簧；11、封口器；12、支撑杆。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述。

如图1所示，一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征是：包括第一活动件1和第二活动件2，所述的第一活动件1和第二活动件2均为板状，所述的第一活动件1和第二活动件2通过万向节3相互连接，第一活动件1和第二活动件2之间还通过若干个柔性组件4相互连接，所述的柔性组件4依次穿过第一活动件1和第二活动件2；

所述的柔性组件4包括连接杆8，所述的连接杆8的一端形成主动叉与十字轴7的一组连接轴可转动连接，十字轴7的另一组连接轴与第一活动件1可转动连接，所述的连接杆8上还嵌套有关节球轴承9，所述的连接杆8穿过关节球的球心，所述的连接杆8和关节球固定连接，所述的关节球能在关节球轴承9内转动，所述的关节球和连接杆8端部的主动叉之间通过拉压弹簧10连接，所述的连接杆8穿过拉压弹簧10内部，所述的关节球轴承9镶嵌在第二活动件2内，若干个柔性组件4均匀环形分布在万向节3的周围；

数量不少于四根的绳索5均匀分布在第一活动件1和第二活动件2的边缘，每根绳索5一端通过封口器11与第一活动件1固定连接，另一端穿过第二活动件2并能够与第二活动件2相对滑动。

本实施例中，第一活动件1与第二活动件2相对的一侧设置有主动叉，所述的第一活动件1开有若干组通孔，每组通孔的内壁开设有两个位置相对旋转孔，所述的旋转孔用于安装十字轴7的另一组连接轴，十字轴7能够与第一活动件1相对转动，所述的通孔的设置位置与柔性组件4的设置位置相对应。

本实施例中，第二活动件2与第一活动件1相对的一侧设置有从动叉，所述的第二活动件2开有若干组通孔，每组通孔用于镶嵌的关节球轴承9，当第一活动件1和第二活动件2通过万向节3相互连接且相互平行时，连接杆8与第一活动件1和第二活动件2相互垂直。

本实施例中，第一活动件1和第二活动件2的边缘均分别均匀设置有若干个凹槽，每个凹槽中设置有长条状的固定器6，固定器6上设置有并排设置有若干个通孔，所述的通孔轴向与第一活动件1或第二活动件2垂直，第一活动件1和第二活动件2上对应位置的固定器6位置处于同一竖直平面内。

本实施例中，固定器6两端通过螺钉固定安装在第一活动件1或第二活动件2上。

本实施例中，万向节3为方形框架结构，第一活动件1一侧设置的主动叉与第二活动件2一侧设置的从动叉交叉设置， 所述的方形框架结构的外侧壁分别与第一活动件1一侧设置的主动叉以及第二活动件2一侧设置的从动叉可转动连接。

本实施例中，多关节连杆结构包括多个支撑杆12，支撑杆12的两端分别固定安装有第一活动件1和第二活动件2，相邻两支撑杆12之间通过第一活动件1和第二活动件2交替连接。

进一步的，本实施例中的十字轴7为异形十字轴，该十字轴为方形框架结构方形框架结构的四边分别与设置在分别设置在第一活动件1和第二活动件2上的主动叉和从动叉可转动连接，此时，第一活动件1、第二活动件2和十字轴7共同形成万向传动结构。

进一步的，本实施例中的柔性组件4设置有四组，分别位于十字轴7的方形框架结构的转角处外侧，该种柔性组件4的设置能够为第一活动件1和第二活动件2在弯曲后的回弹提供动力，由于柔性组件4的连接杆8在关节不弯曲时竖直穿过第一活动件1和第二活动件2上的通孔，当第一活动件1和第二活动件2相对弯曲时，第一活动件1和第二活动件2上位于同一直线上的通孔位置会发生错位，因此该种柔性组件4能够在对应通孔发生错位时还能够在倾斜状态下通过弹簧弹力复位。

进一步的，本实施例中固定器6设置有四组，分别设置在相邻两个柔性组件4之间，且每个固定器6均设置在第一活动件1或第二活动件2的边缘。此时牵引用绳索5一端通过封口器11固定在第一活动件1的固定器6上，此时在第二活动件2固定时，通过多组牵引绳索5的设置，通过对一个或多个绳索5进行施力大小不同的牵引，精准关节的弯曲方向和弯曲程度。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征是：包括第一活动件（1）和第二活动件（2），所述的第一活动件（1）和第二活动件（2）均为板状，所述的第一活动件（1）和第二活动件（2）通过万向节（3）相互连接，第一活动件（1）和第二活动件（2）之间还通过若干个柔性组件（4）相互连接，所述的柔性组件（4）依次穿过第一活动件（1）和第二活动件（2）；

所述的柔性组件（4）包括连接杆（8），所述的连接杆（8）的一端形成主动叉与十字轴（7）的一组连接轴可转动连接，十字轴（7）的另一组连接轴与第一活动件（1）可转动连接，所述的连接杆（8）上还嵌套有关节球轴承（9），所述的连接杆（8）穿过关节球的球心，所述的连接杆（8）和关节球固定连接，所述的关节球能在关节球轴承（9）内转动，所述的关节球和连接杆（8）端部的主动叉之间通过拉压弹簧（10）连接，所述的连接杆（8）穿过拉压弹簧（10）内部，所述的关节球轴承（9）镶嵌在第二活动件（2）内，若干个柔性组件（4）均匀环形分布在万向节（3）的周围；

数量不少于四根的绳索（5）均匀分布在第一活动件（1）和第二活动件（2）的边缘，每根绳索（5）一端通过封口器（11）与第一活动件（1）固定连接，另一端穿过第二活动件（2）并能够与第二活动件（2）相对滑动。

2.根据权利要求1所述的一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征在于：所述的第一活动件（1）与第二活动件（2）相对的一侧设置有主动叉，所述的第一活动件（1）开有若干组通孔，每组通孔的内壁开设有两个位置相对旋转孔，所述的旋转孔用于安装十字轴（7）的另一组连接轴，十字轴（7）能够与第一活动件（1）相对转动，所述的通孔的设置位置与柔性组件（4）的设置位置相对应。

3.根据权利要求2所述的一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征在于：所述的第二活动件（2）与第一活动件（1）相对的一侧设置有从动叉，所述的第二活动件（2）开有若干组通孔，每组通孔用于镶嵌的关节球轴承（9），当第一活动件（1）和第二活动件（2）通过万向节（3）相互连接且相互平行时，连接杆（8）与第一活动件（1）和第二活动件（2）相互垂直。

4.根据权利要求3所述的一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征在于：所述的第一活动件（1）和第二活动件（2）的边缘均分别均匀设置有若干个凹槽，每个凹槽中设置有长条状的固定器（6），固定器（6）上设置有并排设置有若干个通孔，所述的通孔轴向与第一活动件（1）或第二活动件（2）垂直，第一活动件（1）和第二活动件（2）上对应位置的固定器（6）位置处于同一竖直平面内。

5.根据权利要求4所述的一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征在于：所述的固定器（6）两端通过螺钉固定安装在第一活动件（1）或第二活动件（2）上。

6.根据权利要求1所述的一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征在于：所述的万向节（3）为方形框架结构，第一活动件（1）一侧设置的主动叉与第二活动件（2）一侧设置的从动叉交叉设置， 所述的方形框架结构的外侧壁分别与第一活动件（1）一侧设置的主动叉以及第二活动件（2）一侧设置的从动叉可转动连接。

7.根据权利要求1所述的一种绳驱弹簧柔性机械关节，其特征在于：多关节连杆结构包括多个支撑杆（12），支撑杆（12）的两端分别固定安装有第一活动件（1）和第二活动件（2），相邻两支撑杆（12）之间通过第一活动件（1）和第二活动件（2）交替连接。