[发明专利]一种刚柔结合的仿生机器人球头关节

说明书

本发明公开了一种刚柔结合的仿生机器人球头关节，涉及仿生机器人球头关节技术领域，包括：球头柄、球头、球窝、人工肌肉和复合衬套，所述球头柄下端锥度锁定于所述球头内，所述球窝设置在所述球头下方，所述复合衬套设置在所述球窝内，所述球头设置在所述复合衬套内，所述人工肌肉一端与所述球头柄上部弹性紧固连接，所述人工肌肉另一端与所述球窝弹性紧固连接，以克服现有的仿生机器人球头关节不够灵活以及柔性和抗冲击性差的缺陷，本发明不仅能够同时提高仿生机器人球头关节的柔性、灵活性和抗冲击性，而且有利于提高整个装置的减振性能。

技术领域

本发明涉及仿生机器人球头关节技术领域，特别是涉及一种刚柔结合的仿生机器人球头关节。

背景技术

球头关节应用广泛，具有3个摆动及转动自由度，可应用在人体髋关节的置换及诸多高灵活复杂机构的设备中。随着机器人技术的迅速发展和仿生学的不断成熟，球头关节还可应用在仿生机器人的膝部、足部等，但单纯的应用球头关节，不具有足够柔性。目前，仿生机器人中应用的关节主要分为：利用连杆、铰链等刚性部件组成的仿生机器人关节和设置弹性片的刚性关节。

目前应用在仿生机器人上的关节均存在一些问题。如，单纯的刚性件连接，零件较多，结构复杂，且不具有足够柔性及运动稳定性，在力作用下，无法保持某一位姿，尤其在瞬间冲击力作用下还会产生较大振动，影响使用寿命。而设置弹性片的关节虽使其具有了一定的柔性，但该关节活动范围受限，不够灵活。

发明内容

本发明的目的是提供一种刚柔结合的仿生机器人球头关节，以解决上述现有技术存在的问题，不仅能够同时提高仿生机器人球头关节的柔性、灵活性和抗冲击性，而且有利于提高整个装置的减振性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种刚柔结合的仿生机器人球头关节，包括球头柄、球头、球窝、人工肌肉和复合衬套，所述球头柄下端锥度锁定于所述球头内，所述球窝设置在所述球头下方，所述复合衬套设置在所述球窝内，所述球头设置在所述复合衬套内，所述人工肌肉一端与所述球头柄上部弹性紧固连接，所述人工肌肉另一端与所述球窝弹性紧固连接。

优选的，所述球头柄包括圆柱段和锥面段，所述圆柱段侧壁开设有第一环形凹槽，所述人工肌肉上端弹性紧固连接于所述第一环形凹槽内，所述锥面段下端锥度锁定于所述球头内。

优选的，所述球头内开设有球头锥面孔，所述锥面段下端锥度锁定于所述球头锥面孔内。

优选的，所述球窝侧壁开设有第二环形凹槽，所述人工肌肉下端弹性紧固连接于所述球窝侧壁的所述第二环形凹槽内。

优选的，所述人工肌肉包括柔性体和弹簧丝，所述柔性体上端与所述球头柄上部弹性紧固连接，所述柔性体下端与所述球窝弹性紧固连接，所述弹簧丝固定设置在所述柔性体内部。

优选的，所述柔性体为橡胶体。

优选的，所述复合衬套包括从内到外固定连接的耐磨内层和柔性外层。

优选的，所述耐磨内层为陶瓷层，所述柔性外层为金属橡胶层。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明提供了一种刚柔结合的仿生机器人球头关节，刚性构件部分包括球头柄、球头和球窝，能够进行定向转动和摆动的动作；在球头柄受到外力作用时，球头柄发生摆动或转动，拉伸人工肌肉，在人工肌肉的阻尼作用下保持某一动作姿势；撤去外力时，球头柄在人工肌肉的恢复力作用下，恢复初始位置，这样设置，有利于提高装置的灵活性和柔性；当球头柄受到瞬时冲击力时，复合衬套具有足够弹性，能够吸收部分冲击力，从而能够减小球窝产生的振动和球窝受到的冲击，即提高了整个装置的减振性能和抗冲击性。

附图说明