[發(fā)明專利]一種液壓(氣動)控制的，可做彎曲、扭曲、伸長運(yùn)動的，可用于數(shù)控軟體機(jī)器人的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410339201.4
• 申請日: 2014-07-12
• 公開（公告）號: CN104858889A
• 公開（公告）日: 2015-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 都瑛娜;杜正闊;杜澤厚
• 申請（專利權(quán)）人: 都瑛娜;杜正闊;杜澤厚
• 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(shù)領(lǐng)域：本發(fā)明涉及一種液壓(氣動)控制的可做彎曲、扭曲、伸長運(yùn)動的機(jī)械機(jī)構(gòu)，可用作數(shù)控軟體機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，本機(jī)構(gòu)單獨(dú)使用，或者多節(jié)串聯(lián)，多組并聯(lián)體組合使用，可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的動作。

背景技術(shù)：現(xiàn)代各種類型機(jī)器人，已經(jīng)在眾多的領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，機(jī)器人以靈活的類似人類的關(guān)節(jié)手臂模仿人類動作已經(jīng)非常完美，還會做出一些人類無法做出的動作，如手臂旋轉(zhuǎn)。工業(yè)機(jī)器人在結(jié)構(gòu)上大都是多關(guān)節(jié)、全電機(jī)驅(qū)動、多CPU二級控制的機(jī)器人，即多關(guān)節(jié)機(jī)器人。現(xiàn)代機(jī)器人的機(jī)械本體機(jī)構(gòu)基本上分為兩大類，一類是操作本體機(jī)構(gòu)，它類似人的手臂和手腕，為回轉(zhuǎn)運(yùn)動機(jī)構(gòu)，采用轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)軸承，傳動機(jī)構(gòu)一般采用諧波傳動機(jī)構(gòu)和行星齒輪機(jī)構(gòu)，手臂剛度高、導(dǎo)向性好、重量輕、運(yùn)動平穩(wěn)、定位精度高。另一類為移動型本體結(jié)構(gòu)，為直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)，采用移動關(guān)節(jié)導(dǎo)軌(普通滑動導(dǎo)軌、液壓動壓移動導(dǎo)軌、液壓靜壓移動導(dǎo)軌、氣浮導(dǎo)軌、滾動導(dǎo)軌)實(shí)現(xiàn)移動功能。高精度、高速度的機(jī)器人驅(qū)動系統(tǒng)中(關(guān)節(jié)驅(qū)動電動機(jī))廣泛采用交流伺服電動機(jī)、直流伺服電動機(jī)、直接驅(qū)動電動機(jī)，均采用位置閉環(huán)控制。

伴隨著機(jī)器人技術(shù)、仿生技術(shù)、控制技術(shù)以及制造技術(shù)的進(jìn)步，對機(jī)器人工作的靈活性、和適應(yīng)性提出了更嚴(yán)格的要求。目前已知的機(jī)械結(jié)構(gòu)很難做到具有類似于蛇身體或是章魚的觸手的可任意彎曲的機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以執(zhí)行精確控制的彎曲、扭曲、蛇行等動作，即模仿蛇類或是章魚的觸手的大部分動作。而這種動作在某些場合是唯一可行的需求。在多數(shù)場合下，這種機(jī)器人能夠很好地代替多關(guān)節(jié)機(jī)器人，動作會更加簡單和流暢；相對而言多關(guān)節(jié)機(jī)器人的動作將顯得滑稽可笑。

發(fā)明內(nèi)容：為了實(shí)現(xiàn)任意彎曲的，可以精確控制的彎曲、扭曲、蛇行等動作，即模仿蛇類或是章魚的觸手的大部分動作，本發(fā)明提供一種機(jī)械結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)單個機(jī)器人關(guān)節(jié)的三維彎曲、扭曲、伸長、收縮。利用該機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行串并聯(lián)，可以制作出模仿蛇身體或是章魚的觸手的機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)可以精確控制的彎曲、扭曲、蛇行等動作，即模仿蛇類或是(章魚的觸手)的大部分動作，而這種動作在某些場合是唯一可行的需求方案。在更多的場合下，這種機(jī)器人能夠很好地代替多關(guān)節(jié)機(jī)器人，動作會更加簡單和流暢。

該種機(jī)器人幾乎可用于所有已知領(lǐng)域，巨型的蛇行機(jī)器人，由于浮力抵消力重力，更可開創(chuàng)人類海洋活動的新紀(jì)元。

技術(shù)方案：本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：采用氣動或液壓作用下可以伸長和收縮的元器件，可以是波紋管(金屬或非金屬的)，也可以是空氣彈簧或液壓彈簧。當(dāng)多個彈簧元件以一定方式排列，彈簧元件兩端分別固定在兩個安裝板上，當(dāng)多個彈簧元件分別施加不同的氣壓或液壓，兩個安裝板即出現(xiàn)相對彎曲。

本發(fā)明申請書所提供的技術(shù)方案僅以金屬波紋管為例，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明：

附圖說明：

圖1?具有兩個波紋管的雙體結(jié)構(gòu)

圖2?雙體結(jié)構(gòu)分別施加不同的氣壓或液壓，兩個安裝板出現(xiàn)相對彎曲、伸長。

圖3?具有三個波紋管的三體結(jié)構(gòu)

圖4?三體結(jié)構(gòu)分別施加不同的氣壓或液壓，兩個安裝板出現(xiàn)三維彎曲、伸長。

圖5?具有四個波紋管的多體結(jié)構(gòu)

圖6?多體結(jié)構(gòu)分別施加不同的氣壓或液壓，兩個安裝板出現(xiàn)三維彎曲、扭曲、伸長。

圖7?由6個三體結(jié)構(gòu)和二自由度機(jī)械手組成的蛇形機(jī)器人示例

圖8，圖9，圖10蛇形機(jī)器人不同動作形狀

圖11?多個蛇形機(jī)器人集中排列，完成復(fù)雜工作

圖12?彈簧關(guān)節(jié)與連桿組成手臂關(guān)節(jié)機(jī)器人

圖13?組合手臂關(guān)節(jié)機(jī)器人

圖1圖2中，1上安裝板，2.波紋管b，3.單元隔板，4波紋管a，5下安裝板，

圖1-圖6中a，b，c，d分別為波紋管a，波紋管b，波紋管c，波紋管d，

具體實(shí)施方式：在圖1中，波紋管b(2)、波紋管a(4)是兩個相同的波紋管，焊接在上安裝板(1)和下安裝板(5)之間，在上安裝板(1)和下安裝板(5)之間固定有多組單元隔板(3)，單元隔板(3)單元隔板有椎孔形成的敷設(shè)控制管線通道，(3)固定在波紋管的波峰上。

在圖2中分別為波紋管a，b分別施加不同的氣壓或液壓，上安裝板(1)和下安裝板(5)出現(xiàn)相對彎曲、伸長。

在圖3中，波紋管a，波紋管b，波紋管c是三個相同的波紋管，焊接在上安裝板(1)和下安裝板(5)之間，在上安裝板(1)和下安裝板(5)之間固定有多組單元隔板(3)，單元隔板(3)固定在波紋管的波峰上。

在圖4中分別為波紋管a，b，c分別施加不同的氣壓或液壓，上安裝板(1)和下安裝板(5)出現(xiàn)三維彎曲、伸長。