[發(fā)明專利]介電彈性體機(jī)械腕關(guān)節(jié)

有效

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• 申請日: 2017-06-26
• 公開（公告）號: CN107139208B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張文明;李汶柏;鄒鴻翔;閆寒
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 上海交達(dá)專利事務(wù)所 31201
• 代理人: 王毓理;王錫麟

一種介電彈性體機(jī)械腕關(guān)節(jié)，包括：活動盤、固定盤、安裝座和若干均布于固定盤的介電彈性體錐形驅(qū)動單元，其中：活動盤、固定盤和安裝座依次同心設(shè)置，固定盤和安裝座之間設(shè)有若干支柱，介電彈性體錐形驅(qū)動單元中心處連有關(guān)節(jié)軸承連桿，關(guān)節(jié)軸承連桿另一端與活動盤相連，介電彈性體錐形驅(qū)動單元推動關(guān)節(jié)軸承連桿沿其軸向運(yùn)動，本發(fā)明結(jié)構(gòu)新穎、緊湊、設(shè)計合理，可實(shí)現(xiàn)手腕彎曲、俯仰以及內(nèi)外旋轉(zhuǎn)三自由度運(yùn)動，利用介電彈性體作為驅(qū)動，質(zhì)量輕，操作安靜，響應(yīng)快，控制方便，具有一定的柔性，使得機(jī)械手腕的動力學(xué)特性更加柔順化，提高人機(jī)交互的安全性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種介電彈性體機(jī)械腕關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)

機(jī)械手由于其超過人類手臂的靈活度和耐力度而廣泛地應(yīng)用于機(jī)械自動化生產(chǎn)中，其能夠精確地實(shí)現(xiàn)定位及準(zhǔn)確地完成工業(yè)現(xiàn)場所需的各種復(fù)雜動作。腕關(guān)節(jié)是機(jī)械手中連接末端執(zhí)行器和手臂的重要組成部分，其主要功能是調(diào)整和改變機(jī)械手在一定空間區(qū)域內(nèi)的位置和姿態(tài)。機(jī)械手腕關(guān)節(jié)一般需要三個自由度，方能滿足機(jī)械手在工業(yè)現(xiàn)場各種復(fù)雜的工況要求。傳統(tǒng)的機(jī)械手腕關(guān)節(jié)由復(fù)雜的轉(zhuǎn)動副和齒輪傳動構(gòu)成，并且都采用剛性驅(qū)動，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)笨重、體積大、控制累積誤差大、輸出柔順性差，不利于人機(jī)交互的安全性。因此具有運(yùn)動范圍大、結(jié)構(gòu)緊湊、自身重量輕、柔順性好和對作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)的柔性機(jī)械手受到了越來越多的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)體積較大較重以及系統(tǒng)過于復(fù)雜度和維護(hù)較為困難的缺陷，提出一種介電彈性體機(jī)械腕關(guān)節(jié)，結(jié)構(gòu)新穎、緊湊、設(shè)計合理，可實(shí)現(xiàn)手腕彎曲、俯仰以及內(nèi)外旋轉(zhuǎn)三自由度運(yùn)動，利用介電彈性體錐形驅(qū)動器作為驅(qū)動元件，質(zhì)量輕，操作安靜，響應(yīng)快，控制方便，具有一定的柔性，使得機(jī)械手腕的動力學(xué)特性更加柔順化，提高人機(jī)交互的安全性。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：活動盤、固定盤、安裝座和若干均布于固定盤的介電彈性體錐形驅(qū)動單元，其中：活動盤、固定盤和安裝座依次同心設(shè)置，固定盤和安裝座之間設(shè)有若干支柱，介電彈性體錐形驅(qū)動單元中心處連有關(guān)節(jié)軸承連桿，關(guān)節(jié)軸承連桿另一端與活動盤相連，介電彈性體錐形驅(qū)動單元推動關(guān)節(jié)軸承連桿沿其軸向運(yùn)動。

所述的介電彈性體錐形驅(qū)動單元包括：中心圓片和環(huán)形介電彈性體薄膜，其中：中心圓片設(shè)置于介電彈性體薄膜的內(nèi)圓中，中心圓片與關(guān)節(jié)軸承連桿一端活動相連。

所述的固定盤的與介電彈性體薄膜對應(yīng)處設(shè)有圓形通孔，中心圓片位于圓形通孔的中心處。

所述的介電彈性體薄膜外緣設(shè)有壓緊環(huán)。

所述的固定盤中心處和活動盤中心處連有支撐連桿。

所述的支撐連桿一端通過球鉸與活動盤相連，另一端與固定盤通過螺紋連接。

所述的固定盤中心處設(shè)有驅(qū)動支撐連桿軸向移動的調(diào)節(jié)螺母。

附圖說明

圖1為本發(fā)明立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明裝配結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明運(yùn)行狀態(tài)示意圖；

圖中：1安裝座、2固定盤、3支柱、4活動盤、5關(guān)節(jié)軸承連桿、6鉸鏈座、7銷釘、8支撐連桿、9球鉸、10調(diào)節(jié)螺母、11中心圓片、12介電彈性體薄膜、13壓緊環(huán)、14介電彈性體錐形驅(qū)動單元。

具體實(shí)施方式