一种带扭簧的气动安全柔性关节制造技术

一种带扭簧的气动安全柔性关节，采用多个气囊对一个以带扭簧的板铰链为弹性骨架的柔性关节进行驱动，提高了该种气动柔性关节在实际使用中的安全性。该气动安全柔性关节通过对以带扭簧的板铰链为弹性骨架的气动安全柔性关节及其控制系统的设计，提高了气动柔性关节的安全性；完成了该种关节的动力学分析；初步设计了由两个该种关节构成的单根机器人手指。

A pneumatic safety flexible joint with torsion spring

A pneumatic safety flexible joint with twisted spring is used to drive a flexible joint with a torsion spring plate hinge as an elastic framework, which improves the safety of the pneumatic flexible joint in practical use. The pneumatic safety flexible joint is designed to improve the safety of the pneumatic flexible joint and its control system by the design of the pneumatic safety flexible joint with the torsion spring plate hinge as the elastic skeleton. The dynamic analysis of the joint is completed, and a single robot finger composed of two joints is preliminarily designed.

【技术实现步骤摘要】
一种带扭簧的气动安全柔性关节
本专利技术涉及一种带扭簧的气动安全柔性关节，适用于机械领域。
技术介绍
以气体为动力，仿人工肌肉驱动的柔性关节执行器技术对机器人领域以及通用驱动器/执行器应用领域都具有重大的应用价值。例如，对于用在农业生产中的水果、蔬菜，如苹果、西红柿的采摘机器人，其手指要有较高的柔性，这样才能避免损伤果蔬。目前，在该技术方面研究了FMA驱动器，Bellows驱动器等。此外，浙江工业大学等高校对气动驱动器和柔性关节的结构方面进行了相应的理论研究。气体驱动的柔性关节，一旦在工作状态时发生气体泄漏、失压，将会引起驱动失效。
技术实现思路
本专利技术提出了一种带扭簧的气动安全柔性关节，采用多个气囊对一个以带扭簧的板铰链为弹性骨架的柔性关节进行驱动，提高了该种气动柔性关节在实际使用中的安全性。本专利技术所采用的技术方案是：所述气动安全柔性关节中，气囊A和B分别用卡箍12固定在气囊A尾座14和气囊B尾座15上，气囊A尾座14，B尾座15分别呈一定角度对称旋固在底座端盖9上，底座端盖9用螺钉密封紧固在底座10上，底座10用螺纹旋固在过渡节11上。所述柔性关节的控制系统中，气路由气动软管、三位四通气阀、节流阀和监测气囊(A、B)内压力的压力变送器(A、B)等部件组成，储气罐的作用是保证工作中气压源的压力稳定。所述气动关节和过渡节用内外螺纹旋合固定在一起，过渡节和垫块用螺栓和气动关节联接紧固在一起，这样就构成了一根具有两个关节的手指。本专利技术的有益效果是：该气动安全柔性关节通过对以带扭簧的板铰链为弹性骨架的气动安全柔性关节及其控制系统的设计，提高了气动柔性关节的安全性；完成了该种关节的动力学分析；初步设计了由两个该种关节构成的单根机器人手指。附图说明图1是本专利技术的单个气动安全柔性关节图。图2是本专利技术的单个气动安全柔性关节控制系统图。图3是本专利技术的由两个气动安全柔性关节构成的单根手指。图中：1.头节；2.气囊顶盖；3.刚性力臂；4.垫块；5.角块；6.带扭簧的板铰链；7.角块；8.垫块；9.底座端盖；10.底座；11.过渡节；12.卡箍；13.气囊(气动关节)；14.气囊A尾座；15.气囊B尾座；16.气囊B进气口；17.气囊A进气口；18.气动关节；19.气动关节；20.过渡节；21.垫块。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。如图1，气囊A和B分别用卡箍12固定在气囊A尾座14和气囊B尾座15上，气囊A尾座14，B尾座15分别呈一定角度对称旋固在底座端盖9上，底座端盖9用螺钉密封紧固在底座10上，底座10用螺纹旋固在过渡节11上。气囊A由两个内腔组成，底部连通，可视为一个气囊，由进气口17供气，气囊B由进气口16供气。气囊A和B顶部用卡箍12和气囊顶盖2密封，顶盖2由刚性力臂3定位在垫块4的凹槽内，用螺栓将刚性力臂3,垫块4、角块5旋固在一起，同时用螺栓将角块5和板铰链6的上链板旋固在一起。板铰链6的下链板和角块7用螺栓旋固在一起，同时角块7、垫块8、底座10用螺钉旋固在一起，成为一个整体。底座10和过渡节11有偏心，这样可以增大弯曲力臂。气囊A和B由弹性波壳材料制成。其壁内含有环形纬丝和缠绕环形纬丝的缠绕经丝构成，纵截面形状为“V"、"U”或“Ω”。当进气口17和16同时进气时，气囊A和B只能产生轴向膨胀而不能产生径向膨胀，气囊A和B产生轴向膨胀后，将通过刚性力臂3，使板铰链6弯曲，从而带动整个手指弯曲。如图2，气路由气动软管、三位四通气阀、节流阀和监测气囊(A、B)内压力的压力变送器(A、B)等部件组成，储气罐的作用是保证工作中气压源的压力稳定。机器人手指弯曲、伸直的速度由气路的进出口节流阀调节。压力变送器A和B分别测气囊A和B的内压值，然后把这种信号转变成标准的电压或电流信号，通过控制系统使三位四通阀通断。当柔性关节弯曲抓物时，电磁阀3DT得电。进气口16向气囊B充气，使其产生轴向膨胀，通过刚性力臂3，压动带扭簧的板铰链6使得机器人手指关节弯曲抓持物。当关节弯曲到达设定值后，由控制系统得到该信号，使3DT失电，气路处于保压工作状态，此时气囊A处于没有气压的非工作状态。当该手指关节要松开物体时，由控制系统使4DT得电，气囊B放气、失压，靠板铰链6的扭簧弹力回复到原来伸直状态。当气囊B正在工作，四通阀处于保压状态，在控制系统事先未发出信号时，气囊B突然发生漏气现象，压力变送器测定值突然减弱，则由控制系统瞬时发出信号，使四通阀IDT得电，使A气囊充气，手指关节继续弯曲工作。当该关节回复到原来的工作状态值后，则四通阀1DT失电，整个气路处于保压状态。这样就可以继续保持原来的工作状态，同时起到安全保护的作用，该关节在一定程度上解决了气囊在工作中易漏气的安全问题。如图3，气动关节和过渡节用内外螺纹旋合固定在一起，过渡节和垫块用螺栓和气动关节联接紧固在一起，这样就构成了一根具有两个关节的手指。根据上述原理也可以设计具有个或其它数量的关节手指，该手指具有较大的应用价值。制造该手指的材料一般情况下为柔性或弹性材料，特殊情况下也可以采用其它相应的合适材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种带扭簧的气动安全柔性关节，其特征是：所述气动安全柔性关节中，气囊A和B分别用卡箍12固定在气囊A尾座14和气囊B尾座15上，气囊A尾座14，B尾座15分别呈一定角度对称旋固在底座端盖9上，底座端盖9用螺钉密封紧固在底座10上，底座10用螺纹旋固在过渡节11上。

【技术特征摘要】
1.一种带扭簧的气动安全柔性关节，其特征是：所述气动安全柔性关节中，气囊A和B分别用卡箍12固定在气囊A尾座14和气囊B尾座15上，气囊A尾座14，B尾座15分别呈一定角度对称旋固在底座端盖9上，底座端盖9用螺钉密封紧固在底座10上，底座10用螺纹旋固在过渡节11上。2.根据权利要求1所述的一种带扭簧的气动安全柔性关节，其特征是：...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘冰飞，
申请(专利权)人：刘冰飞，
类型：发明
国别省市：辽宁,21