拮抗式双向回转柔性驱动器制造技术

本发明专利技术拮抗式双向回转柔性驱动器是一种机器人用拮抗式驱动机构，可实现双向回转、精准定位、柔性控制；主要应用于机器人关节、仿生装置和机械装备执行器上；可解决电机、回转气缸、回转液压缸等回转体积大，柔性驱动能力不足等问题；本发明专利技术具有回转角度连续可调，驱动力可控优点；其结构特征在于安装相位相反顺时针驱动器和逆时针驱动器之间设有环形制动器、轴、套筒等元件；当顺时针驱动器通入压力流体后，可精确驱动轴连续顺时针回转；当逆时针驱动器通入压力流体后，可精确驱动轴连续逆时针回转；环形制动器实现位姿保持功能；输出的角位移、速度、加速度及驱动力取决于通入流体压力及驱动器横截面面积的大小。力及驱动器横截面面积的大小。力及驱动器横截面面积的大小。

【技术实现步骤摘要】
拮抗式双向回转柔性驱动器


[0001]本专利技术涉及一种用于机器人手臂上应用的具有拮抗式功能的气动双向回转体。

技术介绍

[0002]随着机器人技术和仿生学的发展与应用，传统机械臂柔性不足，对非结构化环境适应能力较低，无法满足机械臂柔性、轻量化的发展要求，急需研发一款具有一定缓冲能力的机械臂；本专利技术具有拮抗式功能的气动双向回转体，采用正反双方向气的气动人工肌肉和气动制动器协同工作，可实现本身具有回转角度
±
90
°
且能够实现制动保持功能；其运动方式更接近于生物体关节运动方式；本专利技术即可作为机械小臂连接腕部与大臂，改变和调整机械手的位姿；又可以用于工业、医疗和服务领域的各类设备中需要柔性运动和制动保持的设备上；拮抗式双向回转柔性驱动器具有广阔的应用前景。

技术实现思路

[0003]本专利技术在于能够克服目前机器人运动关节的双向柔性回转驱动技术的不足，提供拮抗式双向回转柔性驱动器，可针对不同的工作要求精确调整驱动器回转方向和输出的驱动力大小；拮抗式双向回转柔性驱动器其特征在于上端盖和下端盖的中心轴线位置设有轴及上端盖和下端盖之间设有结构相同安装相位相反的顺时针驱动器和逆时针驱动器，两驱动器中间位置设有环形气动制动器；环形制动器和顺时针驱动器、逆时针驱动器外围设有同轴的圆桶状外壳；顺时针驱动器与下套筒连接，下套筒采用键与轴连接；逆时针驱动器与上套筒连接，上套筒采用键与轴连接；下端盖为盘类零件中心位置设有轴承孔；在下端盖的上表面径向上设有一个垂直于下端盖上表面的立板，立板可通过焊接或螺栓固定或一体成型方式连接在下端盖的上表面；立板上设有两个通孔，用于固定连接顺时针驱动器进气端；立板的通孔数量可以是1、3、4、5、6、7、8、9；上、下端盖中心之间设有轴，轴有四个轴肩，轴的底端第一个轴肩处安装有轴承，底部第一个轴肩和第二个轴肩之间设有键槽，键槽内安装有键；下套筒下方和轴承上方之间设有轴承挡圈，轴承挡圈为T字型套筒，轴承挡圈用于下套筒定位，下套筒其特征在于下套筒内设有键槽，下套筒通过键与轴连为一体，可实现同时同向旋转；下套筒外表面径向上设有一个矩形挡板，挡板上设有两个通孔，用于固定连接顺时针驱动器；通孔数量可以是1、3、4、5、6、7、8、9；顺时针驱动器其结构特征在于顺时针驱动器进气端端盖安装在下端盖立板上，另一端端盖安装在下套筒矩形挡板上；由一组8字楔形双孔约束片、两个半圆环形气囊、两个堵头、两个进气孔接头、两个固定螺栓、两个驱动器端盖、两个气动接头构成；可采用捆绑或胶粘方式连接两个半圆环型气囊和两个堵头；可采用捆绑或胶粘方式连接两个半圆环型气囊和两个进气口接头；使两个半圆环型气囊并联，并形成两个密闭气囊；在两个半圆状环型气囊外围装有一组8字楔形双孔约束片；也可采用两根弹簧进行约束，弹簧使用钢丝直径0.8mm或0.7mm或0.6mm或0.5mm的密绕弹簧；约束片或弹簧使顺时针驱动器的两个半圆环型气囊径向变形受约束，两个半圆环型气囊只能绕轴做顺时针圆周运动；8字楔形双孔约束片也可用品字形三孔楔形约束片或田字形四孔楔形约
束片；顺时针驱动器进气端装在下端盖立板上不可转动；从而推动下套筒做顺时针圆周运动，从而带动轴做顺时针圆周运动；轴的第二个轴肩和第三个轴肩处设有环形制动器；环形制动器其特征在于环形制动器上、下端盖之间设有环形驱动囊体和若干位于环形驱动囊体的内环中的扇形制动片；环形制动器上端盖竖切面为倒立的凹字形结构，中间留有一通孔，通孔直径大于轴的中间部位轴径；环形制动器上端盖通孔位置设有四个均布的弧形肋板，弧形肋板顶部成阶梯状；肋板数量可以是3，5，6，8，9；环形制动器上端盖外侧设有均匀分布的螺纹孔，可通过螺栓将环形制动器上端盖固定在外壳上；环形制动器下端盖竖切面为凹字形结构，中间留有一个与上端盖相同大小的通孔；环形制动器下端盖通孔位置设有与上端盖数目相同分布一致的弧形肋板，弧形肋板顶部也成阶梯状；下端盖弧形肋板顶部阶梯状结构可与上端盖的弧形肋板的阶梯状结构相互配合安装；环形制动器下端盖外侧设有均匀分布若干螺纹孔，可通过螺栓将环形制动器下端盖固定在外壳上；环形制动器下端盖底面上设有两个直径不同但同心的圆环形凸台，其圆心位于环形制动器下端盖中心轴上；两个环形凸台之间形成一个截面为矩形的沟槽；环形制动器上、下端盖形成的圆环形空腔内安装有环形驱动囊体；环形驱动囊体截面可为矩形或圆形截面；环形驱动囊体外侧设有一个气体入口，当环形驱动囊体输入压力气体时膨胀；在竖直方向和制动器外侧因受到制动器限制，环形驱动囊体只能向内侧膨胀，从而推动环形驱动囊体驱动安装在内侧的扇形制动片向轴运动；扇形制动片纵切面为T字形结构，横切面为扇形结构；若干相同大小的扇形制动片可构成圆环状结构，装配在环形驱动囊体内侧，可随着环形驱动囊体膨胀扇形制动片向内侧运动；使得扇形制动片较小端向轴运动，随压力的增加扇形制动片与轴接触，从而产生作用力而达到制动目的；环形驱动囊体输入压力气体压力越大制动力越强；扇形制动片较大端安装在环形驱动囊体内侧，扇形制动片较小端穿过环形制动器上、下端盖装配后弧形肋板在圆环内侧壁上形成的窗口；扇形制动片较大端无法穿过上、下端盖装配后弧形肋板在圆环内侧壁上形成的窗口；扇形制动器片水平截面与轴垂直；环形制动器上方第三与第四轴肩处设有键槽，键槽内安装有键；键安装在上套筒和轴之间；上套筒其特征在于上套筒内设有键槽，上套筒通过键与轴连为一体，可实现同时同向旋转；上套筒外表面径向上设有一个矩形挡板，挡板上设有两个通孔，用于固定连接逆时针驱动器另一端；通孔数量可以是1、3、4、5、6、7、8、9；逆时针驱动器其结构特征在于逆时针驱动器进气端端盖安装在上端盖立板上，另一端端盖安装在上套筒矩形挡板上；由一组8字楔形双孔约束片、两个半圆环形气囊、两个堵头、两个进气孔接头、两个固定螺栓、两个驱动器端盖、两个气动接头构成；可采用捆绑或胶粘方式连接两个半圆环型气囊和两个堵头；可采用捆绑或胶粘方式连接两个半圆环型气囊和两个进气口接头；使两个半圆环型气囊并联，并形成两个密闭气囊；在两个半圆状环型气囊外围装有一组8字楔形双孔约束片；也可采用两根弹簧进行约束，弹簧使用钢丝直径可以是0.8mm或0.7mm或0.6mm或0.5mm的密绕弹簧；约束片或弹簧使逆时针驱动器的两个半圆环型气囊径向变形受约束，两个半圆环型气囊只能绕轴做逆时针圆周运动；8字楔形双孔约束片也可用品字形三孔楔形约束片或田字形四孔楔形约束片；逆时针驱动器进气端装在下端盖立板上不可转动；从而推动下套筒做逆时针圆周运动，从而带动轴做逆时针圆周运动；在逆时针驱动器上方安装有上端盖，上端盖为盘类零件中心位置设有轴承孔；在上端盖的下表面径向上设有一个垂直于上端盖下表面的立板，立板可通过焊接或螺栓固定或一体成型方式连接在上端盖的下表面；立板上设有两个通孔，用于固定连接
逆时针驱动器进气端；立板的通孔数量可以是1、3、4、5、6、7、8、9；上、下端盖之间设有桶装外壳，外壳其特征在于上端面设有若干个螺纹孔，用于固定安装上端盖；下端面设同样设有若干个螺纹孔，用于固定安装下端盖；外壳中间位置设有若干通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.拮抗式功能气动双向回转体其特征在于上端盖和下端盖的中心轴线位置设有轴、上端盖和下端盖，上端盖和下端盖之间设有结构相同安装相位相反的顺时针驱动器和逆时针驱动器，两驱动器中间位置设有环形气动制动器；环形制动器和顺时针驱动器、逆时针驱动器外围设有同轴的圆桶状外壳；顺时针驱动器与下套筒连接，下套筒采用键与轴连接；逆时针驱动器与上套筒连接，上套筒采用键与轴连接。2.按照权利要求1所述拮抗式功能气动双向回转体，其特征在于下端盖中心位置设有轴承孔；在下端盖的上表面径向上设有一个垂直于下端盖上表面的立板，立板可通过焊接或螺栓固定或一体成型方式连接在下端盖的上表面；立板上设有两个通孔，用于固定连接顺时针驱动器进气端；立板的通孔数量可以是1、3、4、5、6、7、8、9。3.按照权利要求1所述拮抗式功能气动双向回转体，其特征在于下套筒内设有键槽，下套筒通过键与轴连为一体，可实现下套筒和轴同时同向旋转；下套筒外表面径向上设有一个矩形挡板，挡板上设有两个通孔，用于固定连接顺时针驱动器另一端；通孔数量可以是1、3、4、5、6、7、8、9。4.按照权利要求1所述拮抗式功能气动双向回转体，其特征在于顺时针驱动器；顺时针驱动器其结构特征在于顺时针驱动器进气端端盖安装在下端盖立板上，另一端端盖安装在下套筒矩形挡板上；由一组8字楔形双孔约束片、两个半圆环形气囊、两个堵头、两个进气孔接头、两个固定螺栓、两个驱动器端盖、两个气动接头构成；可采用捆绑或胶粘方式连接两个半圆环型气囊和两个堵头；可采用捆绑或胶粘方式连接两个半圆环型气囊和两个进气口接头；使两个半圆环型气囊并联，并形成两个密闭气囊；在两个半圆状环型气囊外围装有一组8字楔形双孔约束片；也可采用两根弹簧进行约束，弹簧使用钢丝直径可以是0.8mm或0.7mm或0.6mm或0.5mm的密绕弹簧；约束片或弹簧使顺时针驱动器的两个半圆环型气囊径向变形受约束，两个半圆环型气囊只能绕轴做顺时针圆周运动；8字楔形双孔约束片也可用品字形三孔楔形约束片或田字形四孔楔形约束片；顺时针驱动器进气端装在下端盖立板上不可转动；从而推动下套筒做顺时针圆周运动，从而带动轴做顺时针圆周运动。5.按照权利要求1所述拮抗式功能气动双向回转体，其特征在于环形制动器；环形制动器其特征在于环形制动器上、下端盖之间设有环形驱动囊体和若干位于环形驱动囊体的内环中的扇形制动片；环形制动器上端盖竖切面为倒立的凹字形结构，中间留有一通孔，通孔直径大于轴的中间部位轴径；环形制动器上端盖通孔位置设有四个均布的弧形肋板，弧形肋板顶部成阶梯状，肋板数量可以是3，5，6，8，9；环形制动器上端盖外侧设有均匀分布的螺纹孔，可通过螺栓将环形制动器上端盖固定在外壳上；环形制动器下端盖竖切面为凹字形结构，中间留有一个与上端盖相同大小的通孔；环形制动器下端盖通孔位置设有与上端盖数目相同分布一致的弧形肋板，弧形肋板顶部也成阶梯状；下端盖弧形肋板顶部阶梯状结构可与上端盖的弧形肋板的阶梯状结构相互配合安装；环形制...

【专利技术属性】
技术研发人员：武广斌，耿德旭，彭贺，刘晓敏，赵云伟，孙国栋，
申请(专利权)人：北华大学，
类型：发明
国别省市：