CN215825341U - 一种传动关节 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种传动关节，涉及机械关节领域。一种传动关节，应用于两个机械臂之间，包括肋板、两个传动板和多组气囊单元，两个上述机械臂分别活动连接于上述肋板两端，两个上述传动板沿上述肋板长度方向分别活动套设于上述肋板中部，多组上述气囊单元分别连接于上述肋板中部且位于两个上述传动板之间，多组上述气囊单元围绕上述肋板一周呈圆周均匀分布。其能够带动外部机械臂进行多自由度的运动。

Description

一种传动关节

技术领域

本实用新型涉及机械关节领域，具体而言，涉及一种传动关节。

背景技术

目前气动柔性机械臂因为可控性高，输入流体即可进行驱动，多自由度，可以承受一定的动力，等一系列的优点使得气动柔性机械臂得到快速发展，但是传统的气动传动关节往往只有单一的变形控制，即只有伸缩运动或者只有一定角度的弯曲变化，此外变形难以控制，因此往往无法得到精确的末位姿态，而机械臂对于传递运动的传动关节又极其依赖。

机器人关节是机器人的基础部件，其性能的好坏直接影响机器人的性能。关节型机器人可以由多种关节组成，典型模块关节由转动关节、移动关节、摆动关节、俯仰关节，可分别实现旋转、伸缩、摆动、俯仰运动。对于关节型机器人，关节是其重要组成部分，实现了机械手臂的相对运动。目前，大多数关节机器人，其每两条机械手臂之间只有一种相对运动，当关节机器人需要较复杂的动作或者需要到达较广的区域范围时，需要用多个手臂和多个关节组合而成，其结构复杂，运动灵活性差。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种传动关节，其能够带动外部机械臂进行多自由度的运动。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种传动关节，应用于两个机械臂之间，包括肋板、两个传动板和多组气囊单元，两个上述机械臂分别活动连接于上述肋板两端，两个上述传动板沿上述肋板长度方向分别活动套设于上述肋板中部，多组上述气囊单元分别连接于上述肋板中部且位于两个上述传动板之间，多组上述气囊单元围绕上述肋板一周呈圆周均匀分布。

在本实用新型的一些实施例中，两个上述传动板对应上述肋板均开设有通孔，且上述通孔面积大于上述肋板横截面积。

在本实用新型的一些实施例中，上述传动关节还包括壳体，上述壳体罩设于上述传动板、气囊单元和上述肋板的外部，上述传动板沿上述壳体轴向可调节。

在本实用新型的一些实施例中，任意一组上述气囊单元包括多个气动柱，多个上述气动柱沿上述肋板长度方向依次连接于上述肋板。

在本实用新型的一些实施例中，上述气动柱为圆柱状，且两个端面分别朝向圆心内凹。

在本实用新型的一些实施例中，上述气动柱设有气腔，上述气腔为圆台状。

在本实用新型的一些实施例中，任意一组上述气囊单元所包括的多个气动柱的气腔相互连通。

在本实用新型的一些实施例中，还包括流体控制装置，上述流体控制装置通过导管与任意一组上述气囊单元连通。

在本实用新型的一些实施例中，上述气动柱采用硅橡胶制成。

在本实用新型的一些实施例中，上述肋板采用硬质橡胶制成。

相对于现有技术，本实用新型的实施例至少具有如下优点或有益效果：

一种传动关节，应用于两个机械臂之间，包括肋板、两个传动板和多组气囊单元，两个上述机械臂分别活动连接于上述肋板两端，两个上述传动板沿上述肋板长度方向分别活动套设于上述肋板中部，多组上述气囊单元分别连接于上述肋板中部且位于两个上述传动板之间，多组上述气囊单元围绕上述肋板一周呈圆周均匀分布。

本实用新型通过将多个气囊单元设置于肋板一周且呈圆周均匀分布，从而可以当多个气囊单元同时进行充气膨胀或放气收缩时，可以带动位于多个气囊单元两端的两个传动板进行直线的轴向运动，传动板沿着肋板轴向运动，从而通过传动板带动活动连接于肋板两端的机械臂进行直线伸缩运动，当肋板单侧的气囊单元进行充气膨胀或放气收缩时，可以使传动板产生倾斜角度，从而可以带动机械臂朝向一侧做弯曲运动，进而实现了多自由度的运动变形。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型肋板、气囊单元和传动板示意图；

图2为本实用新型实施例气囊单元收缩状态示意图；

图3为本实用新型实施例气囊单元双侧充气示意图；

图4为本实用新型实施例气囊单元单侧充气示意图。

图标：101-肋板，102-传动板，103-气动柱，104-气腔，105-壳体。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型实施例的描述中，“多个”代表至少2个。

在本实用新型实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参照图1-图4，图1-图4所示为本实施例提供的一种传动关节，其能够进行多自由度的运动。

一种传动关节，应用于两个机械臂之间，包括肋板101、两个传动板102和多组气囊单元，两个上述机械臂分别活动连接于上述肋板101两端，两个上述传动板102沿上述肋板101长度方向分别活动套设于上述肋板101中部，多组上述气囊单元分别连接于上述肋板101中部且位于两个上述传动板102之间，多组上述气囊单元围绕上述肋板101一周呈圆周均匀分布。

上述实施例中，肋板101活动连接于两个机械臂之间，其中，肋板101为四棱柱状，传动板102为圆板，两个传动板102沿肋板101的长度方向活动套设于肋板101，从而可沿着肋板101的长度方向进行上下运动。详细的，多个气囊单元分别连接于肋板101的中部，且位于两个传动板102之间。其中，传动板102可以连接机械臂，当对围绕肋板101一周的气囊单元同时充入气体或其他流体时，可带动传动板102进行直线方向的运动，传动板102再带动机械臂运动，从而使外部机械臂联动实现直线方向的伸长。当同时抽出气囊单元中的气体或其他流体时，形成负压，从而使气囊单元整体收缩，传动板102回收，从而使外部机械臂联动实现缩短。当只有肋板101单侧的气囊单元进行伸缩调节时，会带动传动板102的单侧进行上下运动，从而使传动板102所连接的外部传动单元可以做朝向侧部弯曲的动作，实现了伸长与弯曲变形为一体。

在本实用新型的一些实施例中，两个上述传动板102对应上述肋板101均开设有通孔，且上述通孔面积大于上述肋板101横截面积。

上述实施例中，传动板102中部开设有方孔，两个传动板102分别通过方孔套设于肋板101。其中，方孔的面积大于肋板101的横截面积，从而在传动板102进行单侧的上下运动时，传动板102单侧的运动范围更大，进而使外部联动的机械臂能够获得更大的弯曲角度。

在本实用新型的一些实施例中，上述传动关节还包括壳体105，上述壳体105罩设于上述传动板102、气囊单元和上述肋板101的外部，上述传动板102沿上述壳体105轴向可调节。

上述实施例中，壳体105可以为包括曲面壳体105，曲面壳体105罩设于气囊单元和肋板101的外侧，传动板102在壳体105内可上下调节，其中在壳体105的两端分别可以设置挡圈，从而防止传动板102从壳体105内脱落。从而便于通过壳体105对内部的气囊单元和单元组件进行保护。其中传动板102与壳体105的内侧壁存在摩擦力，提升了传动板102在壳体105内的紧固度。在本实施例中，传动板102与气囊单元之间可以相互连接，也可以不存在连接关系，只存在传动板102/气囊单元对气囊单元/传动板102的压力与支持力，以上两种实施方式均可，并不局限于任意一种方式。

在本实用新型的一些实施例中，任意一组上述气囊单元包括多个气动柱103，多个上述气动柱103沿上述肋板101长度方向依次连接于上述肋板101。

上述实施例中，多个气动柱103沿着肋板101的长度方向依次连接于肋板101的侧壁，且任意一个气动柱103的轴向与肋板101的长度方向一致。其中气动柱103的一端可以通过胶粘剂连接于肋板101的侧部，因胶接操作主要在气动柱103的外侧壁和肋板101的侧部之间进行，通过气动柱103与肋板101胶接，不会破坏气动柱103的完整性，保证了气动柱103的密封性，且连接稳固性较高。使用时，可以通过给不同数量的气动柱103进行充气，便于控制传动板102的运动幅度，从而能够获得更加精准的外部传动单元的传动动作，使机械臂的伸缩长度和弯曲的角度能够更加容易和精准的进行控制。

在本实用新型的一些实施例中，上述气动柱103为圆柱状，且两个端面分别朝向圆心内凹。

上述实施例中，将气动柱103设置为圆柱状，且两个侧面均从侧边朝向圆心内凹，从而在气动柱103处于收缩状态时，多个气动柱103依次叠加更加贴合，体积更加小，且在气动柱103膨胀伸长后，多个气动柱103整体的伸长范围更加大，从而能带动传动板102以及连接于传动板102上的外部传动单元进行更加远距离的运动，提升了机械臂的伸长范围或弯曲范围。

在本实用新型的一些实施例中，上述气动柱103设有气腔104，上述气腔104为圆台状。

上述实施例中，多个气动柱103内部气腔104为圆台状，其中，气腔104较小的一端靠近肋板101设置，另一端朝向圆盘的侧边延伸，从而在使用时，通过向气腔104内充入流体，使气动柱103发生形变后，气动柱103远离肋板101的一端形变程度更高。在进行关节的弯曲的运动时，肋板101单侧的多个气动柱103发生形变，从而对传动板102的外侧边缘相抵，使传动板102的单侧的运动变化量更大，可使机械臂获得更大的可弯曲调节范围。

在本实用新型的一些实施例中，任意一组上述气囊单元所包括的多个气动柱103的气腔104相互连通。

上述实施例中，任意一个气囊单元中的多个气动柱103均设有通气口，通气口分别开设于任意两个气动柱103的相对侧，其中多个气动柱103内的气腔104通过通气口依次连通，从而在需要进行形变时，通过充气，冲入的气体在多个气动柱103的气腔104内依次流通，使多个气动柱103同时发生膨胀，从而带动外部的传动板102能够更平稳的进行运动，进而使外部传动单元的伸缩和弯曲运动更加的稳定。

在本实用新型的一些实施例中，还包括流体控制装置，上述流体控制装置通过导管与任意一组上述气囊单元连通。

上述实施例中，流体控制装置可以为气泵，其中，气泵通过导管与气动柱103内部气腔104连通，通过流体控制装置方便控制不同体积的流体输入到气动柱103内部气腔104，从而便于控制气动柱103的形变程度。提升了对外部传动单元进行伸缩和弯曲时的可控性。

在本实用新型的一些实施例中，上述气动柱103采用硅橡胶制成。

上述实施例中，气动柱103采用硅橡胶制成，其采用Dragon skin30速干刷模硅胶与Ecoflex0030硅胶两种1：1混合支撑，其具有较高的形变量和柔韧度，从而在使用时，气动柱103能更容易的发生形变，且形变程度更高，从而使机械臂的伸缩程度和弯曲程度得到进一步的提升，提升了机械臂的运动范围。

在本实用新型的一些实施例中，上述肋板101采用硬质橡胶制成。

上述实施例中，肋板101采用硬质橡胶制成。其中，硬质橡胶连接带的杨氏模量为硅橡胶的2到3倍，其拥有一定变形量但变形程度小，在传动板102进行运动时，可以具备一定的缓冲作用。可选的，肋板101和气动柱103可以先采用3D打印制作模具和支架，之后在通过橡胶浇注的方法制作，整体制造简便，且制造周期短，成本低。

综上，本实用新型的实施例提供一种传动关节，其通过将多个气囊单元设置于肋板101一周且呈圆周均匀分布，从而可以当多个气囊单元同时进行伸缩时，可以带动套设于肋板101两端的传动板102进行直线的轴向运动，从而将直线运动传递给外部传动单元。其中，传动板102的通孔面积大于上述肋板101横截面面积，从而当肋板101单侧的气囊单元伸缩时，可以使传动板102单侧进行上下运动，从而可以连接板连接的外部传动单元进行弯曲运动，进而实现了多自由度的运动变形。

以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种传动关节，其特征在于，应用于两个机械臂之间，包括肋板、两个传动板和多组气囊单元，两个所述机械臂分别活动连接于所述肋板两端，两个所述传动板沿所述肋板长度方向分别活动套设于所述肋板中部，多组所述气囊单元分别连接于所述肋板中部且位于两个所述传动板之间，多组所述气囊单元围绕所述肋板一周呈圆周均匀分布。

2.根据权利要求1所述的一种传动关节，其特征在于，两个所述传动板对应所述肋板均开设有通孔，且所述通孔面积大于所述肋板横截面积。

3.根据权利要求1所述的一种传动关节，其特征在于，还包括壳体，所述壳体罩设于所述传动板、气囊单元和所述肋板的外部，所述传动板沿所述壳体轴向可调节。

4.根据权利要求1所述的一种传动关节，其特征在于，任意一组所述气囊单元包括多个气动柱，多个所述气动柱沿所述肋板长度方向依次连接于所述肋板。

5.根据权利要求4所述的一种传动关节，其特征在于，所述气动柱为圆柱状，且两个端面分别朝向圆心内凹。

6.根据权利要求4所述的一种传动关节，其特征在于，所述气动柱设有气腔，所述气腔为圆台状。

7.根据权利要求4所述的一种传动关节，其特征在于，任意一组所述气囊单元所包括的多个气动柱的气腔相互连通。

8.根据权利要求1所述的一种传动关节，其特征在于，还包括流体控制装置，所述流体控制装置通过导管与任意一组所述气囊单元内部连通。

9.根据权利要求4所述的一种传动关节，其特征在于，所述气动柱采用硅橡胶制成。

10.根据权利要求1所述的一种传动关节，其特征在于，所述肋板采用硬质橡胶制成。

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