[实用新型]一种气动球关节

说明书

(一)技术领域

本实用新型属于球关节，尤其是气动球关节，适用于设计制作多指灵巧手的场合。

(二)背景技术

关节的设计是机械手指设计制作中的一个关键技术，关节的灵敏性和关节结构的复杂程度直接决定机械手指的结构和尺寸。传统的机器人多指灵巧手多以电机或者液压作为驱动器，需要外加传动机构，其主要缺点是结构尺寸大，不易于多指灵巧手的小型化，结构复杂，控制困难，影响实施效果。鉴于此，公开号为CN1570407A的发明专利提出了一种气动柔性球关节，由端盖、封接头、橡胶管、紧固圈、封接头、端盖所组成。该发明还存在的缺点是：整个结构的刚性差，由于橡胶管具有易变形的特点，当驱动器受到垂直于轴线方向的载荷时，驱动器将朝该外载荷方向产生弯曲。

(三)发明内容

为了解决现有的气动球关节刚性差、易弯曲变形的不足，本实用新型提供了一种刚性更好，不易弯曲变形气动球关节。

本实用新型采用如下的技术方案：

一种气动球关节，包括活动板、驱动器、固定座，所述的驱动器有三个，其上端盖分别与活动板固接，下端盖分别与固定座固接，所述驱动器的下端盖上开有充气的通孔，橡胶管的两端分别与上端盖、下端盖密封连接，其特征在于：所述的驱动器的上端盖的外侧与刚性的内衬套固接，内衬套套接在橡胶管外，内衬套可滑动地紧贴在橡胶管外壁；所述的下端盖的外侧与刚性的外衬套固接，外衬套套接在内衬套外，外衬套可滑动地紧贴在内衬套外壁。

优选的，所述的三个驱动器在同一圆周上间隔120度排布。

所述的三个驱动器的上端盖通过球销与活动板连接，所述球销的球头装于所述活动板上的球孔内，球销的另一端与驱动器的上端盖螺纹连接。

所述的三个驱动器的下端盖与固定座螺纹连接。

所述的两端盖与橡胶管、上端盖与内衬套、下端盖与外衬套之间采用强力胶粘接。

本实用新型的工作原理为：对单个驱动器而言，通过端盖上的通孔把压缩气体充入到橡胶管内腔，在压缩气体压力的作用下，橡胶管变形伸长，衬套为刚性不发生变形，在橡胶管伸长的同时外衬套与内衬套相对反向滑动，通过设计外衬套的长度来保证橡胶管在拉伸后其外表面仍能被衬套覆盖；若释放橡胶管内腔里的压缩气体，橡胶管逐渐恢复原状，同时外衬套与内衬套也相对缩进，由于内衬套自由端与橡胶管之间通过一个外倾斜的锥度相互贴合，当橡胶管内腔气体释放后，两个斜面逐渐接触、摩擦，有利于减缓接触瞬间内衬套与橡胶管的冲击力，减少结构损坏，当橡胶管内腔气体压力与大气压力相等时，驱动器恢复到原始状态，由于外衬套与内衬套的约束作用，运动过程中，整个驱动器只有轴向伸缩，没有径向变形。对于整个气动球关节而言，通过控制通入三根橡胶管的高压气体的压力，则可使得三个驱动器获得不同长度的伸长，从而使活动板发生倾斜，最终形成一个球关节。

本实用新型有益效果主要表现在：1、外衬套和内衬套的设计使得驱动器弹性好，刚度大，受到非轴向外载荷作用时，气动驱动器不会产生弯曲变形；2、橡胶管、端盖以及衬套通过粘接的方式实现连接，密封性好；3、内衬套自由端与橡胶管之间通过一个外倾斜的锥度相互贴合，有利于减缓在橡胶管内腔气体释放后，两斜面接触瞬间内衬套与橡胶管之间的冲击力，从而减少结构损坏。

(四)附图说明

图1是本实用新型一种气动球关节的驱动器的剖面图。

图2是本实用新型的三个驱动器的位置关系图。

(五)具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步的说明。

一种气动球关节，包括活动板1、驱动器、固定座2，所述的驱动器有三个，其上端盖3分别与活动板1固接，下端盖5分别与固定座2固接，所述驱动器的下端盖5上开有充气的通孔，橡胶管6的两端分别与上端盖3、下端盖5密封连接，其特征在于：所述的驱动器的上端盖3的外侧与刚性的内衬套7固接，内衬套7套接在橡胶管6外，内衬套7可滑动地紧贴在橡胶管6外壁；所述的下端盖5的外侧与刚性的外衬套8固接，外衬套8套接在内衬套7外，外衬套8可滑动地紧贴在内衬套7外壁。

所述的三个驱动器在同一圆周上间隔120度排布。

所述的三个驱动器的上端盖3通过球销4与活动板1连接，所述球销4的球头装于所述活动板1上的球孔内，球销4的另一端与驱动器的上端盖3螺纹连接。

所述的三个驱动器的下端盖5与固定座2螺纹连接。

所述的两端盖与橡胶管6、上端盖3与内衬套7、下端盖5与外衬套8之间采用强力胶粘接。

本实用新型的工作原理为：对单个驱动器而言，通过端盖上的通孔把压缩气体充入到橡胶管6内腔，在压缩气体压力的作用下，橡胶管6变形伸长，衬套为刚性不发生变形，在橡胶管6伸长的同时外衬套8与内衬套7相对反向滑动，通过设计外衬套8的长度来保证橡胶管6在拉伸后其外表面仍能被衬套覆盖；若释放橡胶管6内腔里的压缩气体，橡胶管6逐渐恢复原状，同时外衬套8与内衬套7也相对缩进，由于内衬套7自由端与橡胶管6之间通过一个外倾斜的锥度相互贴合，当橡胶管6内腔气体释放后，两个斜面逐渐接触、摩擦，有利于减缓接触瞬间内衬套7与橡胶管6的冲击力，减少结构损坏，当橡胶管6内腔气体压力与大气压力相等时，驱动器恢复到原始状态，由于外衬套8与内衬套7的约束作用，运动过程中，整个驱动器只有轴向伸缩，没有径向变形。对于整个气动球关节而言，通过控制通入三根橡胶管6的高压气体的压力，则可使得三个驱动器获得不同长度的伸长，从而使活动板1发生倾斜，最终形成一个球关节。