本发明专利技术公开了一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，包括旋转底座，空间三维偏移机构和工作面二维移动机构。旋转底座包括底座外壳、蜗杆、齿轮、滚动轴承、齿轮轮轴以及旋转轴承座；空间三围偏移机构包括圆盘、螺杆、支撑机构、气动人工肌肉以及万向节；工作面二维移动机构包括工作台、滑块以及定位销；本发明专利技术专利可以同时实现工作台整体转动、工作台整体空间三维移动、工作面的二维移动以及工作台面积扩张等功效，同时采用气动人工肌肉作为动力控制装置，所利用的气动人工肌肉占比重小，节省空间，空间自由度高，气动过程噪音小，具有多自由度同时作用且可控性强的优点，符合未来智能生物化的工作家居模式。
【技术实现步骤摘要】
一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台
本专利技术属于空间多自由度领域，具体涉及一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台。
技术介绍
气动人工肌肉是近年来在国内外引起广泛关注的一种新型橡胶驱动器，其工作原理将气动人工肌肉与负载相连，将产生轴向收缩力，从而控制二维乃至三维的移动。由于气动人工肌肉具有结构简单、体积小巧、输出力/自重比大、运动无爬行以及安全柔顺等优点，在机器人、工业自动化和医疗康复器械等领域具有广泛的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述
技术介绍
，提供一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，以气动人工肌肉作为动力源，采用人体仿真学肌肉的拉伸原理并配合力学结构，形成一个可以实现整体转动、工作台整体空间三维偏移、工作台面的二维移动、工作台面积扩张的多自由度工作台。本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，所述工作台由下至上依次设有旋转底座、空间三围偏移机构和工作面二维移动机构；所述旋转底座包括底座外壳、蜗杆、齿轮、滚动轴承、齿轮轮轴以及旋转轴承座，蜗杆两端与底座外壳固定连接，蜗杆中部通过螺纹与齿轮连接，齿轮通过滚动轴承装配在竖直放置的齿轮轮轴上，齿轮轮轴末端为旋转轴承座，所述旋转轴承座设置于底座外壳上并位于所述齿轮的下方，齿轮上表面还设有多个槽孔；工作台旋转装置由蜗杆连接齿轮构成，并且通过螺纹契合和螺杆连接保证了整个装置的传动作用，蜗杆由电机控制，并且由于装置蜗杆齿轮的可替换性，可以调节传动比来调节旋转速率；所述空间三围偏移机构包括圆盘、螺杆、支撑机构、气动人工肌肉以及万向节，所述圆盘与齿轮通过螺纹连接，圆盘上设有与齿轮表面相对应的槽孔，圆盘下表面通过在槽孔处设置的螺杆与齿轮连接，圆盘上还设有多个气动人工肌肉，圆盘上表面通过在槽孔处设置气动人工肌肉连接于所述支撑机构，所述气动人工肌肉与圆盘以及支撑机构的连接处设有万向节；工作面二维移动机构包括工作台、滑块以及定位销，所述工作台位于顶端，内部设置多个具有斜度的交叉滑道，所述滑块固定连接于支撑机构上，滑块与交叉滑道相匹配且可在交叉滑道中滑动，定位销位于支撑机构内部，所述定位销的一端与气动人工肌肉相连，另一端固定连接于工作台中部。本专利技术更进一步改进的方案是，所述齿轮的齿数为40，蜗杆头数为4。本专利技术更进一步改进的方案是，所述圆盘与齿轮的螺纹连接是指：齿轮上表面凸起部分设有外螺纹，所述圆盘下方设有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配。本专利技术更进一步改进的方案是，所述齿轮上表面设有四个槽孔，均匀设置于所述齿轮表面四周；所述圆盘相对于齿轮槽孔的位置对应设置四个槽孔，所述槽孔沿圆盘表面均匀分布。通过螺杆连接所述圆盘，确保旋转传动功效。本专利技术更进一步改进的方案是，所述气动人工肌肉设有五个，分别为第一气动人工肌肉、第二气动人工肌肉、第三气动人工肌肉、第四气动人工肌肉和第五气动人工肌肉；第一气动人工肌肉位于圆盘中间，另一端通过支撑机构中部与定位销连接，第一气动人工肌肉收缩时，所述定位销位于支撑机构内部；所述第二气动人工肌肉、第三气动人工肌肉、第四气动人工肌肉和第五气动人工肌肉通过万向节均匀设于圆盘的四个槽孔处，另一端与支撑机构的下表面连接。本专利技术更进一步改进的方案是，所述第二气动人工肌肉、第三气动人工肌肉、第四气动人工肌肉和第五气动人工肌肉呈60°放置。本专利技术更进一步改进的方案是，所述支撑机构采用中空结构，所述支撑机构的面积与工作台面积相同。本专利技术更进一步改进的方案是，所述滑块设有四个，分别为第一滑块、第二滑块、第三滑块和第四滑块；所述工作台内部对应设置有四条交叉滑道，分别为第一交叉滑道、第二交叉滑道、第三交叉滑道和第四交叉滑道；所述滑块在交叉滑道中滑动时，所述工作台做二维平面移动。本专利技术更进一步改进的方案是，所述四个滑块为梯形滑块，呈倒梯形放置，所述梯形滑块与所述支撑机构形成整体；所述交叉滑道的斜度为75°-105°。所述的滑块呈梯形倒置，确保上层工作台不能从上方取出。本专利技术更进一步改进的方案是，所述定位销的厚度与所述滑块一致，定位销横截面的宽度大于所述交叉滑道的宽度。本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：本专利技术的一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，通过设置旋转底座、空间三围偏移机构和工作面二维移动机构等，同时实现了工作台整体转动、工作台整体空间三维移动、工作面的二维移动以及工作台面积扩张等功效，采用气动人工肌肉作为动力控制装置，所利用的气动人工肌肉占比重小，节省空间，空间自由度高，气动过程噪音小，具有多自由度同时作用且可控性强的优点，符合未来智能生物化的工作家居模式。附图说明图1为本专利技术机构整体示意图。图2为本专利技术结构左视图。图3为本专利技术空间三维偏移机构受力时偏移示意图。图4为本专利技术圆盘俯视图。图5为本专利技术工作台与支撑机构连接处的局部放大图。图6为本专利技术旋转底座放大图。图中序号，1-底座外壳、2-蜗杆、3-齿轮、4-滚动轴承、5-齿轮轮轴、6-旋转轴承座、7-圆盘、8-螺杆、9-支撑机构、10-第一气动人工肌肉、11-定位销、12-工作台、13-第一滑块、14-第二滑块，15-第三滑块台，16-第四滑块，17-第一交叉滑道，18-第二交叉滑道，19-剪第三交叉滑道，20-第四交叉滑道，21-第二气动人工肌肉，22-第三气动人工肌肉，23-第四气动人工肌肉，24-第五气动人工肌肉，25-万向节。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的说明。参阅图1-6，本专利技术的一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，所述工作台由下至上依次设有旋转底座、空间三围偏移机构和工作面二维移动机构；所述旋转底座包括底座外壳1、蜗杆2、齿轮3、滚动轴承4、齿轮轮轴5以及旋转轴承座6，蜗杆2两端与底座外壳1固定连接，蜗杆2中部通过螺纹与齿轮3连接，齿轮3通过滚动轴承4装配在竖直放置的齿轮轮轴5上，齿轮轮轴5末端为旋转轴承座6，所述旋转轴承座6设置于底座外壳1上并位于所述齿轮3的下方，齿轮3上表面还设有多个槽孔；所述空间三围偏移机构包括圆盘7、螺杆8、支撑机构9、气动人工肌肉以及万向节25，所述圆盘7与齿轮3通过螺纹连接，圆盘7上设有与齿轮3表面相对应的槽孔，圆盘7下表面通过在槽孔处设置的螺杆8与齿轮3连接，圆盘7上还设有多个气动人工肌肉，圆盘7上表面通过在槽孔处设置气动人工肌肉连接于所述支撑机构9，所述气动人工肌肉与圆盘3以及支撑机构9的连接处设有万向节25；工作面二维移动机构包括工作台12、滑块以及定位销11，所述工作台12位于顶端，内部设置多个具有斜度的交叉滑道，所述滑块固定连接于支撑机构9上，滑块与交叉滑道相匹配且可在交叉滑道中滑动，定位销11位于支撑机构9内部，所述定位销11的一端与气动人工肌肉相连，另一端固定连接于工作台12中部。本实施例中，所述齿轮3的齿数为40，蜗杆头数为4。本实施例中，所述圆盘7与齿轮3的螺纹连接是指：齿轮3上表面凸起部分设有外螺纹，所述圆盘7下方设有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配。本实施例中，所述齿轮3上表面设有四个槽孔，均匀设置于所述齿轮3表面四周；所述圆盘7相对于齿轮3槽孔的位置对应设置四个槽孔，所述槽孔沿圆盘7表面均匀分布。本实施例中，所述气动人工肌肉设有五个，分别为第一气动人工肌肉10、第二气动人工肌肉21、第三本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，其特征在于：所述工作台由下至上依次设有旋转底座、空间三围偏移机构和工作面二维移动机构；所述旋转底座包括底座外壳(1)、蜗杆(2)、齿轮(3)、滚动轴承(4)、齿轮轮轴(5)以及旋转轴承座(6)，蜗杆(2)两端与底座外壳(1)固定连接，蜗杆(2)中部通过螺纹与齿轮(3)连接，齿轮(3)通过滚动轴承(4)装配在竖直放置的齿轮轮轴(5)上，齿轮轮轴(5)末端为旋转轴承座(6)，所述旋转轴承座(6)设置于底座外壳(1)上并位于所述齿轮(3)的下方，齿轮(3)上表面还设有多个槽孔；所述空间三围偏移机构包括圆盘(7)、螺杆(8)、支撑机构(9)、气动人工肌肉以及万向节(25)，所述圆盘(7)与齿轮(3)通过螺纹连接，圆盘(7)上设有与齿轮(3)表面相对应的槽孔，圆盘(7)下表面通过在槽孔处设置的螺杆(8)与齿轮(3)连接，圆盘(7)上还设有多个气动人工肌肉，圆盘(7)上表面通过在槽孔处设置气动人工肌肉连接于所述支撑机构(9)，所述气动人工肌肉与圆盘(3)以及支撑机构(9)的连接处设有万向节(25)；工作面二维移动机构包括工作台(12)、滑块以及定位销(11)，所述工作台(12)位于顶端，内部设置多个具有斜度的交叉滑道，所述滑块固定连接于支撑机构(9)上，滑块与交叉滑道相匹配且可在交叉滑道中滑动，定位销(11)位于支撑机构(9)内部，所述定位销(11)的一端与气动人工肌肉相连，另一端固定连接于工作台(12)中部。...
【技术特征摘要】
1.一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，其特征在于：所述工作台由下至上依次设有旋转底座、空间三围偏移机构和工作面二维移动机构；所述旋转底座包括底座外壳(1)、蜗杆(2)、齿轮(3)、滚动轴承(4)、齿轮轮轴(5)以及旋转轴承座(6)，蜗杆(2)两端与底座外壳(1)固定连接，蜗杆(2)中部通过螺纹与齿轮(3)连接，齿轮(3)通过滚动轴承(4)装配在竖直放置的齿轮轮轴(5)上，齿轮轮轴(5)末端为旋转轴承座(6)，所述旋转轴承座(6)设置于底座外壳(1)上并位于所述齿轮(3)的下方，齿轮(3)上表面还设有多个槽孔；所述空间三围偏移机构包括圆盘(7)、螺杆(8)、支撑机构(9)、气动人工肌肉以及万向节(25)，所述圆盘(7)与齿轮(3)通过螺纹连接，圆盘(7)上设有与齿轮(3)表面相对应的槽孔，圆盘(7)下表面通过在槽孔处设置的螺杆(8)与齿轮(3)连接，圆盘(7)上还设有多个气动人工肌肉，圆盘(7)上表面通过在槽孔处设置气动人工肌肉连接于所述支撑机构(9)，所述气动人工肌肉与圆盘(3)以及支撑机构(9)的连接处设有万向节(25)；工作面二维移动机构包括工作台(12)、滑块以及定位销(11)，所述工作台(12)位于顶端，内部设置多个具有斜度的交叉滑道，所述滑块固定连接于支撑机构(9)上，滑块与交叉滑道相匹配且可在交叉滑道中滑动，定位销(11)位于支撑机构(9)内部，所述定位销(11)的一端与气动人工肌肉相连，另一端固定连接于工作台(12)中部。2.根据权利要求1所述的一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，其特征在于：所述齿轮(3)的齿数为40，蜗杆头数为4。3.根据权利要求1所述的一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，其特征在于：所述圆盘(7)与齿轮(3)的螺纹连接是指：齿轮(3)上表面凸起部分设有外螺纹，所述圆盘(7)下方设有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配。4.根据权利要求1所述的一种基于气动人工肌肉的多自由度工作台，其特征在于：所述齿轮(3)上表面设有四个槽孔，均匀设置于所述齿轮(3)表面四周；所述圆盘(7)相对于齿轮(...
【专利技术属性】
技术研发人员：许士杰，袁博，唐晨，梅贤慧，唐昊，林艳婷，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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