[发明专利]一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节

说明书

本发明公开了一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节，属于仿人机器人领域。它包括装设于股骨前端的上关节模块、装设于腓骨和胫骨前端的下关节模块、连接上关节模块与下关节模块的关节锁紧带、连接股骨与胫骨的髌韧带，此外还包括同时连接股骨、腓骨和胫骨的腓侧韧带；上关节模块包括上关节本体、上关节软骨和上关节磁轴；下关节模块包括下关节本体、下关节软骨和下关节磁轴；上关节磁轴与下关节磁轴依靠磁性吸附在一起，且可以相对转动。本发明是一种无固定转动中心、依靠磁性吸附、关节处可微小滑动的可用于机器人的新型膝关节。

技术领域

本发明属于仿人机器人领域，特指一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节。

背景技术

人体的膝关节由股骨、胫骨、前交叉韧带、后交叉韧带等组成，通过肌肉组织的收缩和舒张实现关节运动。膝关节旋转时，其瞬时转动中心随之移动。现有技术的机器人中，膝关节大多为铰链单轴关节，其转动中心固定，缺少柔性，容易受到外界冲击的损害，这样的膝关节与人体膝关节存在很大的区别。因此，设计一种无固定转动中心的仿人膝关节具有重要的价值。

发明内容

本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种无固定转动中心、依靠磁性吸附、关节处可微小滑动的机器人膝关节。

为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节，它包括装设于股骨前端的上关节模块、装设于腓骨和胫骨前端的下关节模块、连接所述上关节模块与所述下关节模块的关节锁紧带、连接所述股骨与所述胫骨的髌韧带，此外还包括同时连接所述股骨、所述腓骨和所述胫骨的腓侧韧带。

所述上关节模块包括与所述股骨直接相连的上关节本体、装设于所述上关节本体底部的上关节软骨和固定装设于所述上关节软骨底部的上关节磁轴。

所述下关节模块包括与所述腓骨和所述胫骨同时相连的下关节本体、装设于所述下关节本体上部的下关节软骨和固定装设于所述下关节软骨上的下关节磁轴。所述关节锁紧带的两端分别与所述上关节本体、所述下关节本体相连；

所述上关节磁轴与所述下关节磁轴依靠磁性吸附在一起，且可以相对转动。

进一步的，所述上关节软骨与所述下关节软骨为可发生显著弹性变形的高分子材料。

进一步的，所述上关节本体与所述下关节本体为轻质高强度合金材料。

进一步的，所述腓侧韧带、所述髌韧带和关节锁紧带为高强度弹性纤维材料。

进一步的，所述上关节磁轴与所述下关节磁轴均为圆柱状磁铁，且侧面为可以相互吸引的异性磁极。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

(1)本发明的一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节，采用上关节磁轴与下关节磁轴磁性吸附、相互滚动的方式实施相对运动，从而实现了股骨与胫骨之间的相对转动，消除了固定转动中心的缺陷；同时由于本发明的膝关节设有关节锁紧带、上关节软骨与所述下关节软骨，有效吸收了股骨与胫骨铅垂方向相对运动时的冲击力。由此可知，本发明的膝关节无固定转动中心、且能够吸收铅垂方向的冲击力，可应用于机器人中实现机械大腿与机械小腿之间的连接。

附图说明

图1是本发明的一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节的结构原理示意图。

图2是本发明的一种基于线接触磁性吸附的机器人膝关节的左视图。

图中，1—股骨；2—腓骨；3—胫骨；40—上关节本体；41—上关节软骨；42—上关节磁轴；50—下关节本体；51—下关节软骨；52—下关节磁轴；6—腓侧韧带；7—关节锁紧带；8—髌韧带。

具体实施方式