灵活型机械关节装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种灵活型机械关节装置，包括动力源、旋转机构及俯仰机构；旋转机构包括第一主动轴、第二主动轴、离合器Ⅰ及旋转平台；所述第一主动轴与第二主动轴通过离合器Ⅰ连接并可分离或接合；俯仰机构包括第一从动轴、第二从动轴、离合器Ⅱ、平台轴及俯仰平台，所述第一从动轴与第二从动轴通过离合器Ⅱ连接并可分离或接合，所述第一从动轴与第一主动轴之间通过齿轮组件传动连接；本实用新型专利技术可单独作为旋转关节，可单独作为俯仰关节，也可同时进行旋转运动和俯仰运动，能满足在一定空间条件的限制下同时保留机构的灵活性。

Flexible mechanical joint device

The utility model discloses a flexible mechanical joint device, which comprises a power source, a rotating mechanism and a pitching mechanism; a rotating mechanism comprises a first active shaft, a second active shaft, a clutch I and a rotating platform; the first active shaft and the second active shaft are connected through a clutch I and can be separated or joined; and an elevating mechanism comprises a driving shaft, a clutch I and a rotating platform. The first follower shaft, the second follower shaft, the clutch II, the platform shaft and the pitching platform are connected and can be separated or joined by the first follower shaft and the second follower shaft through the clutch II. The first follower shaft and the first driving shaft are driven and connected by a gear assembly; the utility model can be used as a rotating joint alone and can be separately connected. As a pitching joint, it can also rotate and pitch simultaneously, which can satisfy the limitation of certain space conditions while retaining the flexibility of the mechanism.

【技术实现步骤摘要】
灵活型机械关节装置
本技术涉及一种机械关节装置，特别涉及一种灵活型机械关节装置。
技术介绍
机械手作为重大装备制造业最主要的工具而被广泛研究，应用于汽车、船舶、舰艇、飞机、卫星、火箭、宇宙飞船以及钢铁冶金等行业。然而，在某些特定的工作条件下，如狭小的空间内，较大体积的机械手则不能发挥作用，而体积小的简单结构的机械手灵活性又不能达到工作要求。本领域技术人员公知，机械手结构复杂度和它的灵活性是一对矛盾体，提高灵活性在一定程度上肯定会使结构变得相对复杂，体积也有所增加，而通过简化结构的方式减小体积又会影响其灵活性。现有技术中，为解决该问题，有人采用仿生结构或是使用新型材料，达到了一定的效果，但在控制方面仍需要很大的改进，毕竟新材料不能像电机那样方便准确地控制，所以精度也不高。还有人采用柔性材料来提高机械结构的灵活性，这能达到目的，但是负载较大时就不能满足工作要求了。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种灵活型机械关节装置，可单独作为旋转关节，可单独作为俯仰关节，也可同时进行旋转运动和俯仰运动，能满足在一定空间条件的限制下同时保留机构的灵活性。本技术的灵活型机械关节装置，包括动力源、旋转机构及俯仰机构；所述旋转机构包括第一主动轴、第二主动轴、离合器Ⅰ及旋转平台；所述第一主动轴与第二主动轴通过离合器Ⅰ连接并可分离或接合，所述第一主动轴与动力源的输出端相连，所述旋转平台与第二主动轴相连并由第二主动轴带动旋转；所述俯仰机构包括第一从动轴、第二从动轴、离合器Ⅱ、平台轴及俯仰平台，所述第一从动轴与第二从动轴通过离合器Ⅱ连接并可分离或接合，所述第一从动轴与第一主动轴之间通过齿轮组件传动连接；所述第二从动轴穿过旋转平台并由旋转平台带动旋转；所述平台轴的一端与第二主动轴穿过旋转平台的部分单自由度转动连接、另一端与俯仰平台固定连接；所述俯仰平台的内侧与蜗轮相连并由蜗轮带动做俯仰运动，所述第二从动轴穿过旋转平台的部分设有用于与蜗轮配合的蜗杆。进一步，所述离合器Ⅰ包括离合器壳体Ⅰ、设在离合器壳体Ⅰ内壁的电磁铁Ⅰ及伸入离合器壳体Ⅰ内的用于与第一主动轴相连的第一离合轴和用于与第二主动轴相连的第二离合轴，所述第一离合轴与第二离合轴相对设置，且第一离合轴与第二离合轴相对的端面上分别设有采用磁控形状记忆合金制成的连接记忆块Ⅰ；所述连接记忆块Ⅰ在电磁铁Ⅰ所产生磁场的作用下变形并互相挤压，使得第一主动轴与第二主动轴接合。进一步，所述离合器壳体Ⅰ内设有位于第二离合轴外侧的基座Ⅰ，所述基座Ⅰ上设有采用磁控形状记忆合金制成的锁紧记忆块Ⅰ；所述锁紧记忆块Ⅰ抱死第二离合轴并在电磁铁Ⅰ所产生磁场的作用下变形以解除对第二离合轴的抱死。进一步，所述离合器Ⅱ包括离合器壳体Ⅱ、设在离合器壳体Ⅱ内壁的电磁铁Ⅱ及伸入离合器壳体Ⅱ内的用于与第一从动轴相连的第三离合轴和用于与第二从动轴相连的第四离合轴，所述第三离合轴与第四离合轴相对设置，且第三离合轴与第四离合轴相对的端面上分别设有采用磁控形状记忆合金制成的连接记忆块Ⅱ；所述连接记忆块Ⅱ在电磁铁Ⅱ所产生磁场的作用下变形并互相挤压，使得第一从动轴与第二从动轴接合。进一步，所述离合器壳体Ⅱ内设有位于第四离合轴外侧的基座Ⅱ，所述基座Ⅱ上设有采用磁控形状记忆合金制成的锁紧记忆块Ⅱ；所述锁紧记忆块Ⅱ抱死第四离合轴并在电磁铁Ⅱ所产生磁场的作用下变形以解除对第四离合轴的抱死。进一步，所述动力源为电机，所述电机的输出轴与第一主动轴之间设有减速器。进一步，所述第二从动轴由两半轴组成，且两半轴之间通过调速器相连。进一步，该灵活型机械关节装置还包括一关节壳体，所述旋转平台置于关节壳体的口部，所述第一主动轴穿过关节壳体且关节壳体中设有用于支撑第一主动轴的轴承Ⅰ；所述旋转平台中设有用于支撑第二从动轴的轴承Ⅱ。进一步，所述齿轮组件包括套设在第一主动轴上的主动齿轮及套设在第一从动轴上的从动齿轮，所述主动齿轮与从动齿轮啮合传动。进一步，该灵活型机械关节装置还包括控制系统，所述控制系统包括处理器、用于通断电磁铁Ⅰ电流的开关Ⅰ及用于通断电磁铁Ⅱ电流的开关Ⅱ，所述开关Ⅰ、开关Ⅱ及电机的信号输入端分别与处理器的信号输出端相连。本技术的有益效果：本技术的灵活型机械关节装置，动力源的动力通过第一主动轴与第二主动轴的传递可驱动旋转平台做旋转动作，通过第一从动轴与第二从动轴的传递可驱动俯仰平台做俯仰动作，且由于离合器Ⅰ、离合器Ⅱ可分别控制两主动轴、两从动轴的分离及接合，因此灵活型机械关节装置可单独作为旋转关节，可单独作为俯仰关节，也可同时进行旋转运动和俯仰运动，能满足在一定空间条件的限制下同时保留机构的灵活性；此外，主动轴与从动轴的动力均来源于同一动力源，简化了关节整体结构，使关节结构更为紧凑，满足航空等行业的特殊需求，解决了空间占用与动作灵活性不能兼顾的问题。附图说明下面结合附图和实施例对本技术作进一步描述：图1为本技术的结构示意图；图2为本技术的离合器Ⅰ的结构示意图；图3为本技术的离合器Ⅱ的结构示意图；图4为本技术的控制系统的原理框图。具体实施方式如图1至图4所示：本实施例的灵活型机械关节装置，包括动力源、旋转机构及俯仰机构；所述旋转机构包括第一主动轴21、第二主动轴22、离合器Ⅰ3及旋转平台4；所述第一主动轴21与第二主动轴22通过离合器Ⅰ3连接并可分离或接合，所述第一主动轴21与动力源的输出端相连，所述旋转平台4与第二主动轴22相连并由第二主动轴22带动旋转；所述俯仰机构包括第一从动轴51、第二从动轴52、离合器Ⅱ6、平台轴7及俯仰平台8，所述第一从动轴51与第二从动轴52通过离合器Ⅱ6连接并可分离或接合，所述第一从动轴51与第一主动轴21之间通过齿轮组件传动连接；所述第二从动轴52穿过旋转平台4并由旋转平台4带动旋转；所述平台轴7的一端与第二主动轴22穿过旋转平台4的部分单自由度转动连接、另一端与俯仰平台8固定连接；所述俯仰平台8的内侧与蜗轮91相连并由蜗轮91带动做俯仰运动，所述第二从动轴52穿过旋转平台4的部分设有用于与蜗轮91配合的蜗杆92；动力源优选为电机1，以提高自动化程度，便于对关节的运动进行控制；齿轮组件可包括套设在第一主动轴21上的主动齿轮21a及套设在第一从动轴51上的从动齿轮51a，所述主动齿轮21a与从动齿轮51a啮合传动，以将动力源的动力传递至第一从动轴51；动力源的动力通过第一主动轴21与第二主动轴22的传递可驱动旋转平台4做旋转动作，通过第一从动轴51与第二从动轴52的传递可驱动俯仰平台8做俯仰动作，且由于离合器Ⅰ3、离合器Ⅱ6可分别控制两主动轴、两从动轴的分离及接合，因此灵活型机械关节装置可单独作为旋转关节，可单独作为俯仰关节，也可同时进行旋转运动和俯仰运动，能满足在一定空间条件的限制下同时保留机构的灵活性；此外，主动轴与从动轴的动力均来源于同一动力源，简化了关节整体结构，使关节结构更为紧凑，满足航空等行业的特殊需求，解决了空间占用与动作灵活性不能兼顾的问题。本实施例中，所述离合器Ⅰ3包括离合器壳体Ⅰ31、设在离合器壳体Ⅰ31内壁的电磁铁Ⅰ32及伸入离合器壳体Ⅰ31内的用于与第一主动轴21相连的第一离合轴33和用于与第二主动轴22相连的第二离合轴34，所述第一离合轴本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灵活型机械关节装置，其特征在于：包括动力源、旋转机构及俯仰机构；所述旋转机构包括第一主动轴、第二主动轴、离合器Ⅰ及旋转平台；所述第一主动轴与第二主动轴通过离合器Ⅰ连接并可分离或接合，所述第一主动轴与动力源的输出端相连，所述旋转平台与第二主动轴相连并由第二主动轴带动旋转；所述俯仰机构包括第一从动轴、第二从动轴、离合器Ⅱ、平台轴及俯仰平台，所述第一从动轴与第二从动轴通过离合器Ⅱ连接并可分离或接合，所述第一从动轴与第一主动轴之间通过齿轮组件传动连接；所述第二从动轴穿过旋转平台并由旋转平台带动旋转；所述平台轴的一端与第二主动轴穿过旋转平台的部分单自由度转动连接、另一端与俯仰平台固定连接；所述俯仰平台的内侧与蜗轮相连并由蜗轮带动做俯仰运动，所述第二从动轴穿过旋转平台的部分设有用于与蜗轮配合的蜗杆。

【技术特征摘要】
1.一种灵活型机械关节装置，其特征在于：包括动力源、旋转机构及俯仰机构；所述旋转机构包括第一主动轴、第二主动轴、离合器Ⅰ及旋转平台；所述第一主动轴与第二主动轴通过离合器Ⅰ连接并可分离或接合，所述第一主动轴与动力源的输出端相连，所述旋转平台与第二主动轴相连并由第二主动轴带动旋转；所述俯仰机构包括第一从动轴、第二从动轴、离合器Ⅱ、平台轴及俯仰平台，所述第一从动轴与第二从动轴通过离合器Ⅱ连接并可分离或接合，所述第一从动轴与第一主动轴之间通过齿轮组件传动连接；所述第二从动轴穿过旋转平台并由旋转平台带动旋转；所述平台轴的一端与第二主动轴穿过旋转平台的部分单自由度转动连接、另一端与俯仰平台固定连接；所述俯仰平台的内侧与蜗轮相连并由蜗轮带动做俯仰运动，所述第二从动轴穿过旋转平台的部分设有用于与蜗轮配合的蜗杆。2.根据权利要求1所述的灵活型机械关节装置，其特征在于：所述离合器Ⅰ包括离合器壳体Ⅰ、设在离合器壳体Ⅰ内壁的电磁铁Ⅰ及伸入离合器壳体Ⅰ内的用于与第一主动轴相连的第一离合轴和用于与第二主动轴相连的第二离合轴，所述第一离合轴与第二离合轴相对设置，且第一离合轴与第二离合轴相对的端面上分别设有采用磁控形状记忆合金制成的连接记忆块Ⅰ；所述连接记忆块Ⅰ在电磁铁Ⅰ所产生磁场的作用下变形并互相挤压，使得第一主动轴与第二主动轴接合。3.根据权利要求2所述的灵活型机械关节装置，其特征在于：所述离合器壳体Ⅰ内设有位于第二离合轴外侧的基座Ⅰ，所述基座Ⅰ上设有采用磁控形状记忆合金制成的锁紧记忆块Ⅰ；所述锁紧记忆块Ⅰ抱死第二离合轴并在电磁铁Ⅰ所产生磁场的作用下变形以解除对第二离合轴的抱死。4.根据权利要求3所述的灵活型机械关节装置，其特征在于：所述离合器Ⅱ包括离合器壳体Ⅱ、设在离...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘雪娇，宋锴，
申请(专利权)人：重庆交通大学，
类型：新型
国别省市：重庆,50