CN214081508U - 两自由度气动柔性弯曲关节 - Google Patents

Abstract

两自由度气动柔性弯曲关节，包括上端盖紧固螺栓、上端盖、上轴向驱动器、上制动片、上端盖轴承、上紧固螺栓、制动球、下紧固螺栓、下制动片、下轴向驱动器、轴向驱动器、下端盖、下端盖轴承和下端盖紧固螺栓构成；对四个均匀分布的轴向驱动器输入不同的压力流体可实现不同角度不同方向的弯曲；上、下轴向驱动器输入压力流体对上、下制动片进行直线位移驱动；上、下制动片直线移动可实现抱死制动球从而实现两自由度气动柔性弯曲关节制动；所述上、下轴向驱动器、轴向驱动器内部为弹性管状体，外部装有形状相同紧密排列的刚性约束环；两端设有带有螺纹孔的上、下堵头连接并形成密闭腔体。

Description

两自由度气动柔性弯曲关节

技术领域

本实用新型涉及气动机器人领域，具体为两自由度气动柔性弯曲关节。

背景技术

目前，柔性机器人技术广泛应用于柔性制造、医疗救援、资源开发和生活服务等领域，对促进经济发展起着重要作用；柔性机器人驱动技术是未来十年机器人的发展路线之一，美国国家科学基金会规划将柔性关节驱动技术应用于服务型机器人领域；作为一种新型的机器人，其关节不具有良好的通用性和适用性，不能满足要求；关节本体的结构复杂，尺寸过大，驱动灵活性差，制动力不足，位姿保持能力差，质量较重，很难适应非结构化的环境；柔性机器人关节研究重点为驱动弯曲方式和制动位姿保持方式；需开发一种结构紧凑、弯曲角度可控、柔性好，并具有良好的制动能力的柔性关节。

发明内容

本实用新型提供一种可用于机械臂转动机构的两自由度气动柔性弯曲关节，可根据弯曲方向实现两自由度弯曲且弯曲角度可控；本实用新型两自由度气动柔性弯曲关节，由上端盖紧固螺栓、上端盖、上轴向驱动器、上制动片、上紧固螺栓、上端盖轴承、制动球、下紧固螺栓、下制动片、下端盖轴承、下轴向驱动器、轴向驱动器、下端盖、下端盖紧固螺栓；所述上轴向驱动器、轴向驱动器和下轴向驱动器内部均为弹性胶管如橡胶、乳胶、硅胶，胶管外围装配有形状相同刚性约束环；胶管两端设有上堵头、下堵头；使胶管形成密闭腔体；上、下堵头留有螺纹孔，用于固定连接端盖；下堵头中心位置设有一螺纹孔，作为流体入口；快插接头与下堵头螺纹连接；上、下端盖分别留有均布的轴向驱动器安装孔，轴向驱动器分别固定连接在上、下端盖上；上轴向驱动器、下轴向驱动器分别安装在上、下端盖圆柱状套筒中；上轴向驱动器、下轴向驱动器的上堵头分别与上、下制动片固定连接，上轴向驱动器、下轴向驱动器的下堵头通过螺栓分别固定在上、下端盖中心通孔上；两自由度气动柔性弯曲关节上、下端盖其特征在于两者结构相同；上、下端盖中心位置设有一个中心通孔，通孔周围设有两个直径小于中心通孔直径的通孔；中心通孔用于穿入气动接头，两个直径小于中心通孔直径的通孔用于穿入螺栓安装上、下轴向驱动器；在中心通孔两侧设有两个矩形耳板；上端盖耳板与下端盖耳板位置相位相差九十度；两个耳板平行且对称分布在中心通孔两侧，耳板中心轴线的上端设有一通孔；通孔内安装有上、下端盖轴承；两自由度气动柔性弯曲关节其特征在于制动球在赤道线上固定有均匀分布的四个圆柱且圆柱的轴线与制动球赤道直径共线；圆柱与在上、下端盖设有的耳板通孔内的轴承配合安装；两自由度气动柔性弯曲关节其特征在于制动球两极位置装配有结构完全相同的上、下制动片，安装相位相差九十度；制动片其特征在于制动片安装在制动球两极上，安装面为球面；球径与制动球直径相同，制动片球面背面设有一圆环凸台，圆环凸台用于连接上、下轴向驱动器上堵头；两自由度气动柔性弯曲关节的四根轴向驱动器环形并联排列；向同一侧两根轴向驱动器通入的压力流体压力增加时，约束环限制硅胶管径向膨胀，轴向驱动器轴向伸长并向未通入压力流体一侧弯曲，关节弯曲角度与通入流体的压力成正比；当通入的流体压力减小，硅胶管恢复原状，轴向驱动器恢复原长，关节复位；向上、下端盖圆柱状套筒中两根轴向驱动器通入压力流体后，上、下轴向驱动器轴向伸长并分别推动上、下制动片抱死制动球，从而实现制动功能；两自由度气动柔性弯曲关节优点是两根轴向驱动器驱动向一侧弯曲，弯曲角度大且弯曲角度可控；该两自由度气动柔性弯曲关节通过将轴向驱动器嵌套在约束环中，结构更为紧凑，驱动灵活；两自由度气动柔性弯曲关节通过两根轴向驱动器推动制动片实现接触制动球摩擦制动，制动力大，具有较好的制动效果；可采用比例阀和换向阀进行动作控制，控制方法简单。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸示意图；

图2为本实用新型的轴侧示意图；

图3为本实用新型的剖视图；

图4为本实用新型上、下轴向驱动器的爆炸示意图；

图5为本实用新型上、下轴向驱动器的剖视图；

图6为本实用新型轴向驱动器的爆炸示意图；

图7为本实用新型轴向驱动器的剖视图；

具体实施方式

本实用新型提供了一种两自由度气动柔性弯曲关节，由上端盖紧固螺栓1、上端盖2、上端盖轴承3、上轴向驱动器4、上制动片5、上紧固螺栓6、制动球7、下紧固螺栓8、下制动片9、下轴向驱动器10、轴向驱动器11、下端盖轴承12、下端盖13和下端盖紧固螺钉14组成；轴向驱动器11以圆周分布并通过上端盖紧固螺栓1和下端盖紧固螺栓14分别固定在上端盖2和下端盖13；上轴向驱动器4进气口端用两个上端盖紧固螺栓1固定安装在上端盖2中心位置的圆柱套筒内；用上紧固螺栓6将上制动片5固定连接在上轴向驱动器4顶部端盖上；用下紧固螺栓8将下制动片9固定连接在下轴向驱动器10顶部端盖上；下轴向驱动器10进气口端用两个下端盖紧固螺栓14固定安装在下端盖13中心位置的圆柱套筒内；上端盖轴承3采用过盈配合安装在上端盖2两肋板上的通孔上；下端盖轴承12采用过盈配合安装在下端盖13两肋板上的通孔上；制动球7赤道上的两个在同一球径上的圆柱装配在上端盖轴承3轴承孔内；制动球7 赤道上的另外两个在同一球径上的圆柱装配在下端盖轴承12轴承孔内；上端盖2和下端盖13此时安装相位相差九十度；制动球7安装在上制动片5和下制动片9之间形成的球状空间内。

Claims (3)

1.两自由度气动柔性弯曲关节，由上端盖紧固螺栓、上端盖、上轴向驱动器、上制动片、上紧固螺栓、上端盖轴承、制动球、下紧固螺栓、下制动片、下端盖轴承、下轴向驱动器、轴向驱动器、下端盖和下端盖紧固螺栓组成；两自由度气动柔性弯曲关节其特征在于上、下端盖之间设有上轴向驱动器、下轴向驱动器、上制动片、下制动片和制动球；上轴向驱动器、下轴向驱动器分别安装在上、下端盖圆柱状套筒中；上轴向驱动器、下轴向驱动器的上堵头分别与上、下制动片固定连接，上轴向驱动器、下轴向驱动器的下堵头通过螺栓分别固定在上、下端盖中心通孔上；制动球安装在上下制动片形成的球形空间内。

2.根据权利要求1所述的两自由度气动柔性弯曲关节，其特征是所述上、下制动片安装在制动球两极上，安装面为球面；球径与制动球直径相同，制动片球面背面设有一圆环凸台，圆环凸台用于连接上、下轴向驱动器上堵头；可采用耐磨橡胶或钛合金、钢制作。

3.根据权利要求1所述的两自由度气动柔性弯曲关节，其特征是所述制动球在赤道线上固定有均匀分布的四个圆柱且圆柱的轴线与制动球赤道直径共线；圆柱与在上、下端盖设有的耳板通孔内的轴承配合安装；可采用耐磨橡胶或钛合金、钢制作。

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