[发明专利]气动柔性摆动关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种气动柔性摆动关节。

背景技术

随着现代机器人技术的飞速发展，传统的机械人末端夹持机构已经无法满足机器人负责的操作任务，因此仿人机器灵巧手得到了广泛的关注。以人手为设计基础的机器人灵巧手，除了完成屈曲运动外，还要实现摆动。因此，摆动关节的设计，成为机器人灵巧手设计的关键技术之一。传统的设计思想是基于纯机械结构进行，以滑轮、钢索、链条等形式构成机械手的关节，主要缺点是需要外加传动机构，需要电机或者液压作为驱动，空间尺寸大，结构复杂，功率自重比小，控制困难，影响实施效果。也有提出气动摆动关节，如专利号是：200810122004.1，专利名称是基于气动柔性驱动器的侧摆关节，公开了一种气动侧摆关节，包括两个气动柔性驱动器，和一个可轴向伸缩的铰链，轴向可伸缩铰链由两个活动构件通过腰槽结构形成一个可伸缩的转动副；活动构件与气动柔性驱动器前后端盖连接，所述的两个气动柔性驱动器的轴线平行并垂直于铰链销轴轴线。还存在的缺点是：1、可伸缩铰链在关节摆动过程中，不仅存在摆动角度，同时存在沿驱动器的轴向运动，且再受到外力时，轴向位移易发生变化，不易控制；2、铰链结构位于关节结构的中间。在关节工作时，受到垂直摆动平面的力时，铰链处转矩偏大，使关节摆动困难，铰链处磨损加大。

发明内容

本发明要解决现有气动摆动关节存在不易控制、摆动困难的问题，提供了一种动作灵活、安装方便、易于控制的气动柔性摆动关节。

本发明的技术方案：

气动柔性摆动关节，包括底座和端盖，其特征在于：所述底座和端盖之间密封连接有前后平行设置的第一橡胶管和第二橡胶管，所述第一橡胶管和第二橡胶管内的空间分别是第一关节内腔和第二关节内腔，所述底座上开有与大气连通的第一螺纹孔和第二螺纹孔，所述第一螺纹孔与第一关节内腔连通，所述第二螺纹孔与第二关节内腔连通；所述第一橡胶管和第二橡胶管中均嵌有金属丝；所述底座上固定连接有左挡板和右挡板，所述左挡板和右挡板与端盖铰接。

进一步，所述金属丝是螺旋钢丝。

进一步，所述第一橡胶管与底座和端盖之间分别设有粘结层，所述第二橡胶管与底座和端盖之间分别设有粘结层，所述粘结层是强力胶。

进一步，所述左挡板和右挡板与底座均通过螺栓连接。 

本发明的工作原理：通过第一螺纹孔和第二螺纹孔分别把压缩空气从底座通入第一关节内腔和第二关节内腔，由于螺旋钢丝的作用，第一橡胶管和第二橡胶管不会发生径向变形。当第一关节内腔中气压大于第二关节内腔中气压时，第一橡胶管伸长，第二橡胶管相应压缩，端盖沿着轴线B向后摆动。反之，当第一关节内腔中气压小于第二关节内腔中气压时，第二橡胶管伸长，第一橡胶管相应压缩，端盖沿着轴线B向前摆动。当第一关节内腔和第二关节内腔的气压相同时，关节恢复原状。可通过交替改变第一关节内腔和第二关节内腔的气压，实现关节的快速摆动。该关节结构简单，易于小型化，拆装维护方便，动作灵活，具有较大的实施价值。

本发明的有益效果主要表现在：1、安装在机器人灵巧手上，模拟人手指关节的侧摆运动；2、关节的端盖既是摆动部件，又是铰链连接部件，这样的结构在保证关节灵活度的同时增强了关节的刚度；3、该关节具有极好的柔顺性，其易于控制；4、适用性好。

附图说明

图1是本发明的原始状态的结构示意图。

图2是本发明沿图1中A-A向的剖视图。

图3是本发明的往一侧弯曲状态的结构示意图。

具体实施方式

参照图1-3，气动柔性摆动关节，包括底座1和端盖4，所述底座1和端盖4之间密封连接有前后平行设置的第一橡胶管2和第二橡胶管5，所述第一橡胶管2和第二橡胶管5内的空间分别是第一关节内腔21和第二关节内腔51，所述底座1上开有与大气连通的第一螺纹孔11和第二螺纹孔12，所述第一螺纹孔11与第一关节内腔21连通，所述第二螺纹孔12与第二关节内腔51连通；所述第一橡胶管2和第二橡胶管5中均嵌有金属丝3；所述底座1上固定连接有左挡板6和右挡板7，所述左挡板6和右挡板7与端盖4铰接。

所述金属丝3是螺旋钢丝。

所述第一橡胶管2与底座1和端盖4之间分别设有粘结层，所述第二橡胶管5与底座1和端盖4之间分别设有粘结层，所述粘结层是强力胶。

所述左挡板6和右挡板7与底座1均通过螺栓连接。