基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置制造方法及图纸

基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置，属于柔性驱动磁性材料制备技术领域，解决IPMC材料各种应用方式都局限于其驱动方式，难以实现旋转与力矩的持续输出，而广泛应用于旋转机构的驱动方式则均未脱离电机驱动及复杂的机械结构设计。解决方案为：安装架设置于基盘的下方，脚架安装于安装架上，上盖设置于基盘的上方，偶数个肌肉条安装在基盘上，上盖上端面的心部竖直向上设置空心螺纹杆，基盘下端面的心部设置壳体，轴承安装于壳体中，齿轮圈的内圆面与齿轮轴的上部啮合，齿轮轴由上向下依次贯穿孔用弹性挡圈、轴承、轴用弹性挡圈、安装架，锁紧螺母将安装架压紧于齿轮轴的轴肩上。本发明专利技术可有效提高驱动的柔顺性、灵活性和驱动控制精度。灵活性和驱动控制精度。灵活性和驱动控制精度。

【技术实现步骤摘要】
基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置


[0001]本专利技术属于柔性驱动磁性材料制备
，具体涉及一种基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置。

技术介绍

[0002]离子聚合物
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金属复合材料（IPMC）是一种可在低电压下产生较大位移的柔性驱动材料。在电场作用下，添加于聚合物基体的杂质正负离子分离，二者间固有尺寸差异使其分离后在聚合物膜的两侧产生局部体积变化并因此产生静电压，进而导致宏观弯曲的出现。该类材料的驱动原理与生物肌肉相似，其最优能量密度的理论值也接近肌肉，与传统材料制成的驱动器相比具有很高的能量转换效率，且驱动过程中不产生噪音、电磁干扰极低。
[0003]在已有的柔性驱动器中，以McKibben驱动器为代表的气动柔性驱动器体积大、灵敏度低，且驱动方向受辅助系统的较大限制；基于形状记忆合金的人工肌肉材料虽具有较高的能量密度，但也表现出形变不可预知、响应速度慢、使用尺寸受限等问题；电活性陶瓷的脆性过大、应变过小，难以应用于传动装置。由于上述限制，人工肌肉的早期研究进展较为缓慢，直到以IPMC为代表的电活性聚合物的出现为这一领域的发展提供了新的可能。这类具有机电响应的高分子材料具有灵敏度高、响应快、密度小、回弹力大、运行所需的电压很小等特点，几乎可以制成任何形状，能够在不需要任何运动部件或外部电机的情况下产生超过电活性陶瓷两个数量级的应变，同时具有类似生物肌肉的高抗撕裂强度和固有振动阻尼性能，这些特点使得该类材料成为精密机械中致动器及传感器相关研究中的重要课题。
[0004]在外骨骼、微驱动、精密机械臂等强调位移和力度精确可控的设备中，传统的刚性驱动器难以满足目标任务对其机械输出的柔顺性需求；无论从控制、性能还是抵抗冲击方面，发展可用于位置和角度调整的柔性驱动器都至关重要。现阶段，对IPMC材料的各种应用方式都局限于其驱动方式，难以实现旋转与力矩的持续输出，而广泛应用于旋转机构的驱动方式则均未脱离电机驱动及复杂的机械结构设计。如果通过IPMC材料装配制成旋转驱动器代替传统电机，不仅可以有效提高驱动的柔顺性和灵活性，而且避免了复杂结构导致的整体重量和能耗加大、消除了传动导致的噪音和电磁干扰，从而使驱动控制的精确度得到大幅提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种基于弯曲形IPMC驱动的多自由度旋转调整器，可以有效提高驱动的柔顺性和灵活性，避免复杂结构导致的整体重量和能耗加大、消除了传动导致的噪音和电磁干扰，从而使驱动控制的精确度得到大幅提高。
[0006]为了实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现。
[0007]基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置，包括上盖、基盘、肌肉条、齿轮圈、齿轮轴、轴承、弹性挡圈、安装架、脚架和锁紧螺母，所述弹性挡圈包括轴用弹性挡圈
和孔用弹性挡圈，其中：所述安装架设置于基盘的下方，沿安装架的圆周方向均布至少三支臂杆，脚架分别可拆卸地安装于每支臂杆的外端部；所述上盖设置于基盘的上方，上盖下端面的外缘位置处设置母止口，基盘上端面的外缘位置处设置公止口，公止口与母止口相配合，上盖与基盘之间形成动力传动空腔，在动力传动空腔中并位于基盘的上端面上沿圆周方向均布偶数个肌肉条固定座；在所述上盖上端面的心部竖直向上设置空心螺纹杆，在所述基盘下端面的心部设置壳体，轴承安装于壳体中，并且轴承外圈的上端面位置处设置孔用弹性挡圈，轴承内圈的下端面位置处设置轴用弹性挡圈；所述齿轮圈位于动力传动空腔中，所述齿轮圈的外圆面与肌肉条固定座位置对应处分别设置肌肉条安装槽，齿轮轴的上部设置轮齿，齿轮圈的内圆面与轮齿啮合，齿轮轴由上向下依次贯穿孔用弹性挡圈、轴承、轴用弹性挡圈、安装架，齿轮轴的下部设置螺纹，锁紧螺母与齿轮轴下部设置的螺纹相配合，锁紧螺母将安装架压紧于齿轮轴的轴肩上；所述肌肉条包括安装块和发力条，发力条设置为弧形，并且两侧发力条的圆弧面相对设置，发力条的首尾两端分别与安装块固定连接，肌肉条两端的安装块分别安装于对应的肌肉条固定座和肌肉条安装槽中。
[0008]进一步地，所述壳体的内壁上设置用于轴承限位的凸台进一步地，所述齿轮轴的侧壁上设置有用于安装轴用弹性挡圈的凹槽，所述壳体的内壁上设置有用于安装孔用弹性挡圈的弹性挡圈安装槽。
[0009]进一步地，所述臂杆设置为空心方管，贯穿臂杆的上表面与下表面设置长腰形通孔，靠近臂杆外端部的侧壁上设置滑槽，脚架可拆卸的插装于对应的滑槽中。
[0010]进一步地，沿所述齿轮轴的轴线方向设置有两个轴承。
[0011]进一步地，沿所述安装架的圆周方向均布四支臂杆，基盘的上端面上沿圆周方向均布八个肌肉条固定座。
[0012]与现有技术相比本专利技术的有益效果为：本专利技术提供的基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置，可有效提高驱动的柔顺性和灵活性，避免复杂结构导致的整体重量和能耗加大；除此之外还可有效消除传动导致的噪音和电磁干扰，大幅提高驱动控制精度。
附图说明
[0013]图1为本专利技术立体结构示意图；图2为本专利技术零件爆炸图；图3为本专利技术主视剖视结构示意图；图4为上盖立体结构示意图；图5为基盘立体结构示意图；图6为齿轮轴立体结构示意图；图7为肌肉条立体结构示意图；图8为齿轮圈立体结构示意图；图9为肌肉条与基盘装配结构示意图；
图10为安装架立体结构示意图；图11为脚架立体结构示意图。
[0014]图中：1
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上盖，1.1
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螺纹杆；2
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基盘，2.1
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壳体，2.2
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肌肉条固定座，2.3
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弹性挡圈安装槽，2.4
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凸台；3
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肌肉条，3.1
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发力条，3.2
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安装块；4
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齿轮圈，4.1
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肌肉条安装槽；5
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齿轮轴，5.1
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凹槽；6
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轴承；7
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轴用弹性挡圈；8
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孔用弹性挡圈；9
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安装架，9.1
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臂杆，9.2
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滑槽；10
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脚架；11
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锁紧螺母。
具体实施方式
[0015]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细描述。
[0016]如图1至图11所示的基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置，包括上盖1、基盘2、肌肉条3、齿轮圈4、齿轮轴5、轴承6、弹性挡圈、安装架9、脚架10和锁紧螺母11，所述弹性挡圈包括轴用弹性挡圈7和孔用弹性挡圈8，其中：所述安装架9设置于基盘2的下方，沿安装架9的圆周方向均布至少三支臂杆9.1，脚架10分别可拆卸地安装于每支臂杆9.1的外端部；所述上盖1设置于基盘2的上方，上盖1下端面的外缘位置处设置母止口，基盘2上端面的外本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于IPMC柔性驱动器的多自由度精密旋转调整装置，包括上盖（1）、基盘（2）、肌肉条（3）、齿轮圈（4）、齿轮轴（5）、轴承（6）、弹性挡圈、安装架（9）、脚架（10）和锁紧螺母（11），所述弹性挡圈包括轴用弹性挡圈（7）和孔用弹性挡圈（8），其特征在于：所述安装架（9）设置于基盘（2）的下方，沿安装架（9）的圆周方向均布至少三支臂杆（9.1），脚架（10）分别可拆卸地安装于每支臂杆（9.1）的外端部；所述上盖（1）设置于基盘（2）的上方，上盖（1）下端面的外缘位置处设置母止口，基盘（2）上端面的外缘位置处设置公止口，公止口与母止口相配合，上盖（1）与基盘（2）之间形成动力传动空腔，在动力传动空腔中并位于基盘（2）的上端面上沿圆周方向均布偶数个肌肉条固定座（2.2）；在所述上盖（1）上端面的心部竖直向上设置空心螺纹杆（1.1），在所述基盘（2）下端面的心部设置壳体（2.1），轴承（6）安装于壳体（2.1）中，并且轴承（6）外圈的上端面位置处设置孔用弹性挡圈（8），轴承（6）内圈的下端面位置处设置轴用弹性挡圈（7）；所述齿轮圈（4）位于动力传动空腔中，所述齿轮圈（4）的外圆面与肌肉条固定座（2.2）位置对应处分别设置肌肉条安装槽（4.1），齿轮轴（5）的上部设置轮齿，齿轮圈（4）的内圆面与轮齿啮合，齿轮轴（5）由上向下依次贯穿孔用弹性挡圈（8）、轴承（6）、轴用弹性挡圈（7）、安装架（9），齿轮轴（5）的下部设置螺纹，锁紧螺母（11）与齿轮轴（5）下部设置的螺纹相配合，锁紧螺母（11）将安装架（9...

【专利技术属性】
技术研发人员：同阳，赖金光，曾博，张东，王荣军，
申请(专利权)人：北京精密机电控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：