[發明專利]電磁驅動柔性擺動關節

無效

• 申請號: 201310271797.4
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104249376A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 邵鐵鋒
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種電磁驅動柔性擺動關節，適用于機器人關節設計。

背景技術

隨著現代機器人技術的飛速發展，傳統的機械人末端夾持機構已經無法滿足機器人負責的操作任務，因此仿人機器靈巧手得到了廣泛的關注。以人手為設計基礎的機器人靈巧手，除了完成屈曲運動外，還要實現擺動。因此，擺動關節的設計，成為機器人靈巧手設計的關鍵技術之一。傳統的設計思想是基于純機械結構進行，以滑輪、鋼索、鏈條等形式構成機械手的關節，主要缺點是需要外加傳動機構，需要電機或者液壓作為驅動，空間尺寸大，結構復雜，功率自重比小，控制困難，影響實施效果。也有提出氣動擺動關節，如專利號是：200810122004.1，專利名稱是基于氣動柔性驅動器的側擺關節，公開了一種氣動側擺關節，包括兩個氣動柔性驅動器，和一個可軸向伸縮的鉸鏈，軸向可伸縮鉸鏈由兩個活動構件通過腰槽結構形成一個可伸縮的轉動副；活動構件與氣動柔性驅動器前后端蓋連接，所述的兩個氣動柔性驅動器的軸線平行并垂直于鉸鏈銷軸軸線。還存在的缺點是：1、需要提高壓縮氣體，不利于攜帶及小型化設計；2、鉸鏈結構位于關節結構的中間。在關節工作時，受到垂直擺動平面的力時，鉸鏈處轉矩偏大，使關節擺動困難，鉸鏈處磨損加大。

發明內容

本發明要解決現有氣動側擺關節存在需要提供額壓縮氣體、壓縮氣體易泄露的問題，提供了一種動作靈活、安裝方便、易于小型化設計、無需提供額外壓縮氣體的電磁驅動柔性擺動關節。

本發明的技術方案：

電磁驅動柔性擺動關節包括四個磁體，所述四個磁體，至少有兩個為電磁體，其特征在于：所述四個磁體與薄彈簧鋼片膠接成工字型，所述四個磁性體中的兩個由第一橡膠管膠接，另兩個由第二橡膠管膠接；所訴第一、第二橡膠管內分別裝有第一柔性導磁體和第二柔性導磁體；所述第一、第二柔性導磁體處于相對自由狀態，不做固定。

進一步，柔性導磁體由生橡膠和鐵粉混合硫化而成。

進一步，所述四個磁體的控制導線、角度傳感器緊貼所述薄彈簧鋼片安裝。

進一步，所述角度傳感器為柔性傳感器。

進一步，若所述電磁驅動柔性擺動關節只包含兩個電磁體，則這兩個電磁體不能和同一個所述橡膠管膠接。

本發明的工作原理：四個磁體中至少有兩個為電磁體，本發明以四個均為電磁體為例說明。將四個電磁體通電，產生磁場，該磁場通過橡膠管中的柔性導磁體傳播。通過改變四個電磁體中電流的方向，改變其磁極的方向，從而改變電磁體之間的作用力方向，從而改變第一、第二橡膠管的受力方向。當第一橡膠管受拉力，第一橡膠管及內部第一柔性導磁體被拉長。與此同時，第二橡膠管受壓力，第二橡膠管及內部第二柔性導磁體被壓縮時，關節沿薄彈簧鋼片向左擺動。反之，當第一橡膠管受壓力，第一橡膠管及內部第一柔性導磁體被壓縮。與此同時，第二橡膠管受拉力，第二橡膠管及內部第二柔性導磁體被拉長時，關節沿薄彈簧鋼片向右擺動。改變電磁體中電流大小，可改變關節擺動角度的大小。當斷電或第一、第二橡膠管受到相同方向力時，關節恢復原狀。該關節結構簡單，易于小型化，拆裝維護方便，動作靈活，具有較大的實施價值。

本發明的有益效果主要表現在：1、安裝在機器人靈巧手上，模擬人手指關節的側擺運動；2、關節由電磁控制，不需要額外的動力源；3、該關節具有極好的柔順性，其易于控制；4、適用性好。

附圖說明

圖1是本發明的原始狀態的結構示意圖。

圖2是本發明的原始狀態的結構示意圖分解視圖。

具體實施方式

參照圖1-2，電磁驅動柔性擺動關節，包括磁體1，磁體9，磁體5，磁體6；所述磁體1、所述磁體5分別與薄彈簧鋼片4膠接；所述磁體9與所述磁體1膠接；所述磁體5與所述磁體6膠接；所述磁體1與所述磁體5通過第一橡膠管3膠接；所述磁體9與所述磁體6通過第二橡膠管7膠接；所述第一橡膠管3、第二橡膠管7內部分別裝有第一柔性導磁體2、第二柔性導磁體8。

所述磁體1先與所述薄彈簧鋼片4膠接，再與所述磁體9膠接。

所述磁體1與所述磁體9之間膠接層厚度大于所述薄彈簧鋼片4厚度。

所述磁體5先與所述薄彈簧鋼片4膠接，再與所述磁體6膠接。

所述磁體5與磁體6之間膠接層厚度大于所述薄彈簧鋼片4厚度。

所述第一柔性導磁體2、第二柔性導磁體8由生橡膠與鐵粉混合硫化而成。

所述第一柔性導磁體2、所述第二柔性導磁體8處于相對自由狀態，不做固定。