[发明专利]一种伞式撑开锁定变胞球铰

说明书

本发明涉及操作臂机械机构技术领域，具体地说是一种伞式撑开锁定变胞球铰，其特征在于该球铰包括连杆、外球壳、内球壳和球铰单元，所述的球铰单元包括上半球体、下半球体、滑块、推杆、固定丝、滑座、驱动线和复位弹簧，所述的上半球体和下半球体上对应面的边缘均布设有至少三个上连接凸起和下连接凸起，所述的上连接凸起和下连接凸起相互连接使上半球体和下半球体连接形成整个球体，相邻的上连接凸起和相邻下连接凸起之间形成滑动腔，驱动线带动滑座在下半球体上设有的定位管外部上下移动进而带动推杆推动滑块移出或收入滑动腔，最终通过滑块对外球壳和内球壳的锁紧或松开实现球铰单元的锁紧或松开。

技术领域

本发明涉及操作臂机械机构技术领域，具体地说是一种结构简单、径向尺寸小、释放状态可以实现3自由度自由转动、可以在任意位置锁定、提供足够负载能力、锁定平稳可靠的伞式撑开锁定变胞球铰。

背景技术

众所周知，操作臂是一种机电一体化的产品，能够携带一种或多种末端执行器，在工作人员的遥控操作或计算机的自动控制下完成多种作业，目前已被广泛应用在多个领域，例如：生产制造领域、安全防爆领域和医疗领域等，具有巨大的应用前景，国内外已经对各类操作臂做了深入的研究。

目前，现有的各类操作臂产品以及研究成果，多为主动式操作臂，分为内置驱动、外置驱动以及混合驱动。对于内置驱动放置，一般部署方式为操作臂的每个关节均设置一个驱动电机，通过电机转动改变转关节的角度，通过多关节姿态的耦合改变末端执行器的位姿。对于外置驱动方式，一般将驱动电机部署在操作臂外部，一般通过驱动电机拉动驱动线改变操作臂的姿态。而这些主动式操作臂均采用控制器控制电机转动角度，进而控制操作臂位姿的正向驱动方式，只能适用于结构化的操作环境。而能够让操作者手动拉动，被动定位的被动式操作臂在国外研究极少，在国内尚属空白。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、径向尺寸小、释放状态可以实现3自由度自由转动、可以在任意位置锁定、提供足够负载能力、锁定平稳可靠的伞式撑开锁定变胞球铰。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种伞式撑开锁定变胞球铰，其特征在于该球铰包括连杆、外球壳、内球壳和球铰单元，所述的连杆设为两端都有外螺纹的空心杆，所述的外球壳呈筒状，筒状的外球壳套在内球壳的外侧，内球壳上端设有半球槽，外球壳的上端朝向内侧缩口形成环形的球面罩壳，球面罩壳的上端缩口设为连杆活动口，外球壳上端形成的球面罩壳与内球壳上的半球槽之间形成球体空腔，球体空腔内设有球铰单元，所述的球铰单元包括上半球体、下半球体、滑块、推杆、固定丝、滑座、驱动线和复位弹簧，所述的上半球体和下半球体上对应面的边缘均布设有至少三个上连接凸起和下连接凸起，所述的上连接凸起和下连接凸起相互连接使上半球体和下半球体连接形成整个球体，相邻的上连接凸起和相邻下连接凸起之间形成滑动腔，所述的滑动腔内设有滑块，所述的滑块内侧的下半球体中部设有定位管，所述的定位管的外侧套有滑座，滑座下方的定位管外侧套有复位弹簧，滑座设为上下两端宽中间内缩的腰形结构，滑座中部套有环形的固定丝，固定丝上设有推杆，所述的推杆的一端套在固定丝上，推杆的另一端与滑块相铰接，滑座的下端设有驱动孔，所述的驱动线的一端经驱动孔与滑座相连接，驱动线的另一端经定位管穿出下半球体，所述滑块内侧的上半球体的上端设有与连杆连接的上螺纹孔，上半球体的下端中部设有供定位管插入、滑块和滑座移动的空腔，驱动线带动滑座在定位管外部上下移动进而带动推杆推动滑块移出或收入滑动腔，最终通过滑块对外球壳和内球壳的锁紧或松开实现球铰单元的锁紧或松开。

本发明所述的内球壳的半球槽的槽底上设有漏斗状空腔，漏斗状空腔下端与内球壳底部的下螺纹孔相连通，可保证球铰单元转到任意角度时，驱动线均可顺利通过，同时漏斗状空腔下端的下螺纹孔可与另一组球铰中的连杆连接，实现多组球铰的串联。

本发明所述的上半球体的上端的上螺纹孔与供定位管插入的空腔相连通，保证驱动线的穿过，实现多组球铰串联。

本发明所述的内球壳和外球壳之间通过螺纹连接，方便安装和拆卸。