[實用新型]一種氣動球關節

無效

• 申請號: 200720111149.2
• 申請日: 2007-06-22
• 公開（公告）號: CN201086293Y
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 張立彬;錢少明;楊慶華;高峰;鮑官軍
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司
• 代理人: 王兵;袁木棋

(一)技術領域

本實用新型屬于球關節，尤其是氣動球關節，適用于設計制作多指靈巧手的場合。

(二)背景技術

關節的設計是機械手指設計制作中的一個關鍵技術，關節的靈敏性和關節結構的復雜程度直接決定機械手指的結構和尺寸。傳統的機器人多指靈巧手多以電機或者液壓作為驅動器，需要外加傳動機構，其主要缺點是結構尺寸大，不易于多指靈巧手的小型化，結構復雜，控制困難，影響實施效果。鑒于此，公開號為CN1570407A的發明專利提出了一種氣動柔性球關節，由端蓋、封接頭、橡膠管、緊固圈、封接頭、端蓋所組成。該發明還存在的缺點是：整個結構的剛性差，由于橡膠管具有易變形的特點，當驅動器受到垂直于軸線方向的載荷時，驅動器將朝該外載荷方向產生彎曲。

(三)發明內容

為了解決現有的氣動球關節剛性差、易彎曲變形的不足，本實用新型提供了一種剛性更好，不易彎曲變形氣動球關節。

本實用新型采用如下的技術方案：

一種氣動球關節，包括活動板、驅動器、固定座，所述的驅動器有三個，其上端蓋分別與活動板固接，下端蓋分別與固定座固接，所述驅動器的下端蓋上開有充氣的通孔，橡膠管的兩端分別與上端蓋、下端蓋密封連接，其特征在于：所述的驅動器的上端蓋的外側與剛性的內襯套固接，內襯套套接在橡膠管外，內襯套可滑動地緊貼在橡膠管外壁；所述的下端蓋的外側與剛性的外襯套固接，外襯套套接在內襯套外，外襯套可滑動地緊貼在內襯套外壁。

優選的，所述的三個驅動器在同一圓周上間隔120度排布。

所述的三個驅動器的上端蓋通過球銷與活動板連接，所述球銷的球頭裝于所述活動板上的球孔內，球銷的另一端與驅動器的上端蓋螺紋連接。

所述的三個驅動器的下端蓋與固定座螺紋連接。

所述的兩端蓋與橡膠管、上端蓋與內襯套、下端蓋與外襯套之間采用強力膠粘接。

本實用新型的工作原理為：對單個驅動器而言，通過端蓋上的通孔把壓縮氣體充入到橡膠管內腔，在壓縮氣體壓力的作用下，橡膠管變形伸長，襯套為剛性不發生變形，在橡膠管伸長的同時外襯套與內襯套相對反向滑動，通過設計外襯套的長度來保證橡膠管在拉伸后其外表面仍能被襯套覆蓋；若釋放橡膠管內腔里的壓縮氣體，橡膠管逐漸恢復原狀，同時外襯套與內襯套也相對縮進，由于內襯套自由端與橡膠管之間通過一個外傾斜的錐度相互貼合，當橡膠管內腔氣體釋放后，兩個斜面逐漸接觸、摩擦，有利于減緩接觸瞬間內襯套與橡膠管的沖擊力，減少結構損壞，當橡膠管內腔氣體壓力與大氣壓力相等時，驅動器恢復到原始狀態，由于外襯套與內襯套的約束作用，運動過程中，整個驅動器只有軸向伸縮，沒有徑向變形。對于整個氣動球關節而言，通過控制通入三根橡膠管的高壓氣體的壓力，則可使得三個驅動器獲得不同長度的伸長，從而使活動板發生傾斜，最終形成一個球關節。

本實用新型有益效果主要表現在：1、外襯套和內襯套的設計使得驅動器彈性好，剛度大，受到非軸向外載荷作用時，氣動驅動器不會產生彎曲變形；2、橡膠管、端蓋以及襯套通過粘接的方式實現連接，密封性好；3、內襯套自由端與橡膠管之間通過一個外傾斜的錐度相互貼合，有利于減緩在橡膠管內腔氣體釋放后，兩斜面接觸瞬間內襯套與橡膠管之間的沖擊力，從而減少結構損壞。

(四)附圖說明

圖1是本實用新型一種氣動球關節的驅動器的剖面圖。

圖2是本實用新型的三個驅動器的位置關系圖。

(五)具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型做進一步的說明。

一種氣動球關節，包括活動板1、驅動器、固定座2，所述的驅動器有三個，其上端蓋3分別與活動板1固接，下端蓋5分別與固定座2固接，所述驅動器的下端蓋5上開有充氣的通孔，橡膠管6的兩端分別與上端蓋3、下端蓋5密封連接，其特征在于：所述的驅動器的上端蓋3的外側與剛性的內襯套7固接，內襯套7套接在橡膠管6外，內襯套7可滑動地緊貼在橡膠管6外壁；所述的下端蓋5的外側與剛性的外襯套8固接，外襯套8套接在內襯套7外，外襯套8可滑動地緊貼在內襯套7外壁。

所述的三個驅動器在同一圓周上間隔120度排布。

所述的三個驅動器的上端蓋3通過球銷4與活動板1連接，所述球銷4的球頭裝于所述活動板1上的球孔內，球銷4的另一端與驅動器的上端蓋3螺紋連接。

所述的三個驅動器的下端蓋5與固定座2螺紋連接。

所述的兩端蓋與橡膠管6、上端蓋3與內襯套7、下端蓋5與外襯套8之間采用強力膠粘接。

本實用新型的工作原理為：對單個驅動器而言，通過端蓋上的通孔把壓縮氣體充入到橡膠管6內腔，在壓縮氣體壓力的作用下，橡膠管6變形伸長，襯套為剛性不發生變形，在橡膠管6伸長的同時外襯套8與內襯套7相對反向滑動，通過設計外襯套8的長度來保證橡膠管6在拉伸后其外表面仍能被襯套覆蓋；若釋放橡膠管6內腔里的壓縮氣體，橡膠管6逐漸恢復原狀，同時外襯套8與內襯套7也相對縮進，由于內襯套7自由端與橡膠管6之間通過一個外傾斜的錐度相互貼合，當橡膠管6內腔氣體釋放后，兩個斜面逐漸接觸、摩擦，有利于減緩接觸瞬間內襯套7與橡膠管6的沖擊力，減少結構損壞，當橡膠管6內腔氣體壓力與大氣壓力相等時，驅動器恢復到原始狀態，由于外襯套8與內襯套7的約束作用，運動過程中，整個驅動器只有軸向伸縮，沒有徑向變形。對于整個氣動球關節而言，通過控制通入三根橡膠管6的高壓氣體的壓力，則可使得三個驅動器獲得不同長度的伸長，從而使活動板1發生傾斜，最終形成一個球關節。