驱动传动一体化机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种驱动传动一体化机械臂，包括座体、安装于座体顶部且其末端可在一球壳面上运动的旋转IPMC组件、固定于旋转IPMC组件末端的弯曲IPMC组件和固定于弯曲IPMC组件末端的自转IPMC组件；所述旋转IPMC组件通过内设的第一IPMC弯曲件和球形齿轮机构控制弯曲IPMC组件在绕定点旋转，所述弯曲IPMC组件通过内设的第二IPMC弯曲件控制自转IPMC组件摆动，所述自转IPMC组件用于通过内设的第三IPMC弯曲件控制自转IPMC组件的安装连接盘自转；采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)驱动的方式，巧妙地将运用离子聚合物金属复合材料(IPMC)形变时产生的大应力抵消关节运动的驱动力，实现了驱动传动一体化，能够增大驱动功率，节约空间与响应时间。

【技术实现步骤摘要】
驱动传动一体化机械臂
本专利技术涉及一种机械关节，尤其涉及一种驱动传动一体化机械臂。
技术介绍
在目前现有的关节中，驱动器的发展已经成为关节发展的重中之重，电机驱动的关节精度可以达到设计使用的要求，但是电机的功率比小，电机和减速传动装置要占据很大的一部分空间，极大地限制的关节发展；因此需要一种驱动传动一体化的方式，增大功率，节约空间与响应时间。离子聚合物金属复合材料IPMC(Ion-exchangePolymerMetalComposites)是一种新型的智能材料，其它常规智能材料相比，IPMC材料需要较低的驱动电压，具有很好的柔韧性、快速的响应速度及较大的位移量，能提供较高的化学能转换机械能的变换效率，因此高性能的IPMC材料将使人类的许多科学幻想转变为现实。IPMC是一种电激活材料，当给IPMC薄膜施加直流电压时，薄膜弯曲，并且弯曲程度随着电压的增加而上升，在不同频率下，弯曲位移达到饱和时的驱动电压值不同。在频率较高时，电压值较小。薄膜的运动受施加电流的控制，但其响应受到IPMC中含水量的影响。它构成的致动器结构简单，不需要传统的机械运动部件。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种驱动传动一体化机械臂，采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)驱动的方式，巧妙地将运用离子聚合物金属复合材料(IPMC)形变时产生的大应力作为关节运动的驱动力，实现了驱动传动一体化，能够增大驱动功率，节约空间与响应时间。本专利技术的复合驱动机械关节，包括座体、安装于座体顶部且其末端可在一球壳面上运动的旋转IPMC组件、固定于旋转IPMC组件末端的弯曲IPMC组件和固定于弯曲IPMC组件末端的自转IPMC组件；所述旋转IPMC组件通过内设的第一IPMC弯曲件和球形齿轮机构控制弯曲IPMC组件在绕定点旋转，所述弯曲IPMC组件通过内设的第二IPMC弯曲件控制自转IPMC组件摆动，所述自转IPMC组件用于通过内设的第三IPMC弯曲件控制自转IPMC组件的安装连接盘自转。进一步，所述旋转IPMC组件包括从动轴、主动轴、从动轴安装组件、主动轴安装组件和用于驱动主动轴的旋转驱动组件；所述从动轴的前端为旋转IPMC组件的末端，从动轴的后端与主动轴的前端通过球齿轮传动配合，所述从动轴安装组件和主动轴安装组件均包括上下摆动环和设置于上下摆动环内的左右摆动环，所述上下摆动环以可上下摆动的方式铰接于座体，所述左右摆动环以可左右摆动的方式铰接于上下摆动环，所述主动轴和从动轴固定内套于对应左右摆动环，所述旋转驱动组件用于分别驱动上下摆动环和左右摆动环摆动，进而主动轴通过球齿轮控制从动轴旋转。进一步，所述旋转驱动组件包括位于主动轴后端并与座体固定连接的环形支架、固定于环形支架内的左右摆动IPMC驱动条和上下摆动IPMC驱动条，所述环形支架内顶端和底端分别竖直固定设置有上支撑杆和下支撑杆，左右摆动IPMC驱动条包括沿横向位于主动轴后端两侧的左摆动IPMC驱动条和右摆动IPMC驱动条，左摆动IPMC驱动条的一端和右摆动IPMC驱动条的一端分别固定于环形支架内壁，左摆动IPMC驱动条的另一端和右摆动IPMC驱动条的另一端分别通过弹性绳横向拉扯于主动轴的后端；上下摆动IPMC驱动条包括沿竖向位于主动轴后端两侧的上摆动IPMC驱动条和下摆动IPMC驱动条，上摆动IPMC驱动条的一端和右摆动IPMC驱动条的一端分别垂直固定于上支撑杆的径向内端和下支撑杆的径向内端，上摆动IPMC驱动条的一端和右摆动IPMC驱动条的一端分别通过弹性绳竖向拉扯于上下摆动环的上、下两端。进一步，所述弯曲IPMC组件包括第一固定盘、第二固定盘和连接于第一固定盘和第二固定盘之间的第二IPMC弯曲件；第二IPMC弯曲件包括平行并列设置的第二IPMC弯曲条I和第二IPMC弯曲条II，所述第一IPMC弯曲条I和第一IPMC弯曲条II分别通过被电控弯曲进而控制第二固定盘在空间内作弧线形摆动，所述自转IPMC组件固定于第二固定盘。进一步，所述第二IPMC弯曲条I和第二IPMC弯曲条II分别为沿长度方向并列设置的两条，对应两条第二IPMC弯曲条I或第二IPMC弯曲条II之间通过连接件以平行的方式连接固定。进一步，所述自转IPMC组件包括安装连接盘和第三IPMC弯曲件，所述第三IPMC弯曲件包括多条连接于安装连接盘和第二固定盘之间的第三IPMC弯曲条，多条第三IPMC弯曲条沿周向布置于安装连接盘和第二固定盘并通过被电控弯曲进而控制安装连接盘相对于第二固定盘自转。进一步，所述安装连接盘和第二固定盘之间还设置有中心支撑轴，所述中心支撑轴的一端垂直固定于第二固定盘中心，另一端穿过设置于安装连盘的中心导向孔。进一步，包括两平行固定连接的U形支架，所述从动轴安装组件和主动轴安装组件以一一对应的方式安装于U形支架。本专利技术的有益效果是：本专利技术的驱动传动一体化机械臂，采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)驱动的方式，巧妙地将运用离子聚合物金属复合材料(IPMC)形变时产生的大应力作为关节运动的驱动力，满足准确的驱动关节转动要求的角度，实现了驱动传动一体化，能够增大驱动功率，节约空间与响应时间。附图说明图1为本专利技术的轴测图图；图2为本专利技术的侧视图。具体实施方式图1为本专利技术的轴测图；图2为本专利技术的侧视图。如图所示：包括座体、安装于座体顶部且其末端可在一球壳面上运动的旋转IPMC组件、固定于旋转IPMC组件末端的弯曲IPMC组件和固定于弯曲IPMC组件末端的自转IPMC组件；所述旋转IPMC组件被控制绕定点作球壳面旋转，所述弯曲IPMC组件通过内设的第二IPMC弯曲件控制自转IPMC组件摆动，所述自转IPMC组件用于通过内设的第三IPMC弯曲件控制自转IPMC组件的安装连接盘自转；采用离子聚合物金属复合材料(IPMC)驱动的方式，巧妙地将运用离子聚合物金属复合材料(IPMC)形变时产生的大应力作为关节运动的驱动力，满足准确的驱动关节转动要求的角度，实现了驱动传动一体化，能够增大驱动功率，节约空间与响应时间。本实施例中，所述旋转IPMC组件包括从动轴1、主动轴2、从动轴安装组件、主动轴安装组件和用于驱动主动轴的旋转驱动组件；所述从动轴的前端为旋转IPMC组件的末端，从动轴的后端与主动轴的前端通过球齿轮3传动配合，所述从动轴安装组件和主动轴安装组件均包括上下摆动环4和设置于上下摆动环4内的左右摆动环，所述上下摆动环以可上下摆动的方式铰接于座体，所述左右摆动环以可左右摆动的方式铰接于上下摆动环，所述主动轴和从动轴固定内套于对应左右摆动环，所述旋转驱动组件用于分别驱动上下摆动环和左右摆动环摆动，进而主动轴通过球齿轮控制从动轴旋转；如图所示，上下摆动环的转轴与左右摆动环的转轴垂直共面，所述上下摆动环的左右两端分别通过铰销与安装座铰接，左右摆动环的上下两端分别通过铰销与上下摆动环两端铰接，使得主动轴和从动轴球传动稳定性好；本实施例中，所述旋转驱动组件包括位于主动轴后端并与座体固定连接的环形支架6、固定于环形支架6内的左右摆动IPMC驱动条和上下摆动IPMC驱动条，所述环形支架内顶端和底端分别竖直固定设置有上支撑杆7和下支撑杆8，左右摆动IPMC驱动条包括沿横向位于主动轴后端两侧的左摆动IPMC驱动条9和右摆动IPMC驱动条1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种驱动传动一体化机械臂，其特征在于：包括座体、安装于座体顶部且其末端可在一球壳面上运动的旋转IPMC组件、固定于旋转IPMC组件末端的弯曲IPMC组件和固定于弯曲IPMC组件末端的自转IPMC组件；所述旋转IPMC组件通过内设的第一IPMC弯曲件和球形齿轮机构控制弯曲IPMC组件在绕定点旋转，所述弯曲IPMC组件通过内设的第二IPMC弯曲件控制自转IPMC组件摆动，所述自转IPMC组件用于通过内设的第三IPMC弯曲件控制自转IPMC组件的安装连接盘自转。

【技术特征摘要】
1.一种驱动传动一体化机械臂，其特征在于：包括座体、安装于座体顶部且其末端可在一球壳面上运动的旋转IPMC组件、固定于旋转IPMC组件末端的弯曲IPMC组件和固定于弯曲IPMC组件末端的自转IPMC组件；所述旋转IPMC组件通过内设的第一IPMC弯曲件和球形齿轮机构控制弯曲IPMC组件在绕定点旋转，所述弯曲IPMC组件通过内设的第二IPMC弯曲件控制自转IPMC组件摆动，所述自转IPMC组件用于通过内设的第三IPMC弯曲件控制自转IPMC组件的安装连接盘自转。2.根据权利要求1所述的驱动传动一体化机械臂，其特征在于：所述旋转IPMC组件包括从动轴、主动轴、从动轴安装组件、主动轴安装组件和用于驱动主动轴的旋转驱动组件；所述从动轴的前端为旋转IPMC组件的末端，从动轴的后端与主动轴的前端通过球齿轮传动配合，所述从动轴安装组件和主动轴安装组件均包括上下摆动环和设置于上下摆动环内的左右摆动环，所述上下摆动环以可上下摆动的方式铰接于座体，所述左右摆动环以可左右摆动的方式铰接于上下摆动环，所述主动轴和从动轴固定内套于对应左右摆动环，所述旋转驱动组件用于分别驱动上下摆动环和左右摆动环摆动，进而主动轴通过球齿轮控制从动轴旋转。3.根据权利要求2所述的驱动传动一体化机械臂，其特征在于：所述旋转驱动组件包括位于主动轴后端并与座体固定连接的环形支架、固定于环形支架内的左右摆动IPMC驱动条和上下摆动IPMC驱动条，所述环形支架内顶端和底端分别竖直固定设置有上支撑杆和下支撑杆，左右摆动IPMC驱动条包括沿横向位于主动轴后端两侧的左摆动IPMC驱动条和右摆动IPMC驱动条，左摆动IPMC驱动条的一端和右摆动IPMC驱动条的一端分别固定于环形支架内壁，左摆动IPMC驱动条的另一端和右摆动IPMC驱动条的另一端分别通过弹性绳横向拉扯于主动轴的后端；上下摆动IPMC驱动条包括沿竖向位于主...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗天洪，杨清，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50