弹性波壳内置弹性元件的柔性关节制造技术

本实用新型专利技术涉及弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，此关节可用作机器人、机械手和残疾人假肢的各类关节，属于机器人、机械手和残疾人假肢等应用技术领域。柔性关节以流体驱动，以弹性波壳的受力膨胀为动力，关节的弯曲角度与弹性波壳内腔的流体压力有关；克服弹性元件的作用，弯曲并抓取物品，对外作用力随关节空腔内的流体压力增加而增加；靠弹性元件的作用，关节回复伸直；并可根据使用要求，更换不同刚性的弹性元件，得到不同的静、动态性能。关节波壳的变形对流体压力的变化敏感，要求流体流量小，弯曲灵活；具有占空比小，功率／质量比小，耗能小的特点；同时易建立弯曲变形角度与流体压强的关系，控制模型简单，动态控制精度高。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，此柔性关节可用作机器人、机械手和残疾人假肢的各类关节，属于机器人、机械手和残疾人假肢等应用

技术介绍
本技术作出以前，在已有技术中，对于弯曲关节来说一般以各类电机或液气压为动力，采用各种机械结构，或液气压缸和马达，或以它们的组合为执行元件。上述方式是刚性结构，结构复杂，体积较大，制造成本高。还有采用通压缩空气的橡胶壁(一种可轴向变形大的圆形橡胶管)的弯曲关节，由于橡胶壁的轴向、径向都要膨胀，但径向膨胀是浪费能量，且对橡胶壁的弯曲变形无法得到较精确数学模型，动态控制效果不好，动作不够灵敏。
技术实现思路
本技术的目的在于克服上述不足之处，本技术柔性关节以流体驱动，以弹性波壳的受力膨胀为动力，关节的弯曲角度与弹性波壳内腔的流体压力有关；克服弹性元件的作用，关节弯曲并抓取物品，对外作用力随弹性波壳内腔的流体压力增加而增加；靠弹性元件的作用，关节回复伸直；并可根据使用要求，更换不同刚性的弹性元件，得到不同的静、动态性能。关节波壳的变形对流体压力的变化敏感，要求流体流量小，弯曲灵活；具有占空比小，功率/质量比小，耗能小的特点；同时易建立弯曲变形角度与流体压强的关系，控制模型简单，动态控制精度高。本技术的主要解决方案是这样实现的第一种方案是弹性波壳6靠卡箍5夹紧在头座3和尾座8的卡口上，流体通过软管11和直角接头12进入弹性波壳6的内腔，直角接头12旋在尾座8上，中间有密封圈10密封；板铰链7的两端由内六角螺栓4固定在头座3和尾座8上，螺旋拉弹簧14两端钩在两个钩环13内，两个钩环13分别以适当长度旋在头座3和尾座8上，并用螺母锁紧；指尖1旋在头座3上，调整垫片2的厚度调整指尖1的旋转相位；同样，过渡套9也通过调整垫片2旋在尾座8，头座3和尾座8的螺纹是相同的。第二种方案是不用螺旋弹簧14，而用弹性条16穿过两个钩环13，弹性条16两端再被锁片15卡紧的方式，其余结构同第一种方案。本技术与已有技术相比具有以下优点本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节采用板铰链为柔性骨架，弹性波壳受流体压力作用后膨胀作为肌肉动力，关节的弯曲角度与弹性波壳内腔的流体压力有关；克服弹性元件的作用，关节弯曲并抓取物品，对外作用力随弹性波壳内腔的流体压力增加而增加；靠弹性元件的作用，关节回复伸直；并可根据使用要求，更换不同刚性的弹性元件，得到不同的静、动态性能。关节波壳的变形对流体压力的变化敏感，要求流体流量小，弯曲灵活；具有占空比小(弹性波壳弯曲与伸直时占用的流体空间之比)，功率/质量比小，耗能小的特点；同时易建立弯曲变形角度与流体压强的关系，控制模型简单，动态控制精度高。附图说明图1为本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节方案一的主剖视图图2为本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节方案一的A-A剖视图图3为本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节方案二的主剖视图图4为本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节板铰链的主剖视图图5为本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节板铰链的俯视图具体实施方式下面本技术将结合附图中的实施例作进一步描述本技术主要由指尖1、调整垫片2、头座3、内六角螺栓4、卡箍5、弹性波壳6、板铰链7、尾座8、过渡套9、密封圈10、软管11、直角接头12、钩环13、螺旋拉弹簧14、锁片15、弹性条16等组成。本技术的弹性波壳3的单节纵截面形状是“V”、“U”、“Ω”等橡胶波纹管。如附图1、2所示的第一种方案是弹性波壳6靠卡箍5夹紧在头座3和尾座8的卡口上，弹性波壳6、头座3和尾座8构成的封闭空腔；流体通过软管11和直角接头12进入关节空腔，直角接头12旋在尾座8上，中间有密封圈10密封；板铰链7的两端由内六角螺栓4固定在头座3和尾座8上；螺旋拉弹簧14两端钩在两个钩环13内，两个钩环13分别以适当长度旋在头座3和尾座8上，并用螺母锁紧，保证螺旋拉弹簧14处于自由状态时，关节是伸直的；指尖1旋在头座3上，调整垫片2的厚度调整指尖1的旋转相位；同样，与第二个同样柔性关节联接的过渡套9也通过调整垫片2旋在尾座8；头座3和尾座8的螺纹是相同的，故可联接第二个柔性关节，形成机械手或机械手指。如附图3所示的第二种方案是不用螺旋弹簧14，用弹性条16穿过两个钩环13，弹性条16两端再被锁片15卡紧，其余结构同第一种方案。可根据使用要求，更换不同刚性的弹簧或弹性条，以改变柔性关节的静、动态力学性能。如附图4、5所示，板铰链7的页板形状为梯形，以提高页板的抗弯刚性。下面为本技术的工作原理及工作过程本技术弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，可组成多关节机械手的手指，每个弹性波壳6各有一套管路系统；控制系统根据管路系统的压力变送器传递压力信号，比较预先设定的值，由计算机控制关闭进口阀，保证各关节弯曲角度或维持对外作用力；接通出口阀，靠螺旋弹簧14或弹性条16回弹作用，弹性波壳内腔的流体排出，关节伸直，释放抓取物。关节弯曲、回复的快慢速度由管路系统的节流阀控制。权利要求1.本技术涉及弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，其特征是弹性波壳(6)靠卡箍(5)夹紧在头座(3)和尾座(8)的卡口上，流体通过软管(11)和直角接头(12)进入弹性波壳(6)的内腔，直角接头(12)旋在尾座(8)上，中间有密封圈(10)密封；板铰链(7)的两端由内六角螺栓(4)固定在头座(3)和尾座(8)上，螺旋拉弹簧(14)两端钩在两个钩环(13)内，两个钩环(13)分别以适当长度旋在头座(3)和尾座(8)上，并用螺母锁紧；指尖(1)旋在头座(3)上，调整垫片(2)的厚度调整指尖(1)的旋转相位；同样，过渡套(9)也通过调整垫片(2)旋在尾座(8)，头座(3)和尾座(8)的螺纹是相同的，故可联接第二个柔性关节，形成机械手或机械手指。2.一种弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，其特征在于用弹性条(16)替换前述方案的结构中的螺旋弹簧(14)，即用弹性条(16)穿过两个钩环(13)，弹性条(16)两端再被锁片(15)卡紧，其余结构同前述方案。3.根据权利要求1或2所述的弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，其特征在于板铰链(7)的页板形状为梯形，以提高页板的抗弯刚性。专利摘要本技术涉及弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，此关节可用作机器人、机械手和残疾人假肢的各类关节，属于机器人、机械手和残疾人假肢等应用
柔性关节以流体驱动，以弹性波壳的受力膨胀为动力，关节的弯曲角度与弹性波壳内腔的流体压力有关；克服弹性元件的作用，弯曲并抓取物品，对外作用力随关节空腔内的流体压力增加而增加；靠弹性元件的作用，关节回复伸直；并可根据使用要求，更换不同刚性的弹性元件，得到不同的静、动态性能。关节波壳的变形对流体压力的变化敏感，要求流体流量小，弯曲灵活；具有占空比小，功率/质量比小，耗能小的特点；同时易建立弯曲变形角度与流体压强的关系，控制模型简单，动态控制精度高。文档编号B25J17/00GK2774720SQ20052006853公开日2006年4月26日 申请日期2005年1月21日 优先权日2005年1月21日专利技术者章军, 须文波, 吕兵 申请人:江南大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
本实用新型涉及弹性波壳内置弹性元件的柔性关节，其特征是：弹性波壳（６）靠卡箍（５）夹紧在头座（３）和尾座（８）的卡口上，流体通过软管（１１）和直角接头（１２）进入弹性波壳（６）的内腔，直角接头（１２）旋在尾座（８）上，中间有密封圈（１０）密封；板铰链（７）的两端由内六角螺栓（４）固定在头座（３）和尾座（８）上，螺旋拉弹簧（１４）两端钩在两个钩环（１３）内，两个钩环（１３）分别以适当长度旋在头座（３）和尾座（８）上，并用螺母锁紧；指尖（１）旋在头座（３）上，调整垫片（２）的厚度调整指尖（１）的旋转相位；同样，过渡套（９）也通过调整垫片（２）旋在尾座（８），头座（３）和尾座（８）的螺纹是相同的，故可联接第二个柔性关节，形成机械手或机械手指。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：章军，须文波，吕兵，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：实用新型
国别省市：32[中国|江苏]