[發明專利]一種柔性驅動型雙向旋轉機器人關節

有效

• 申請號: 201810144540.5
• 申請日: 2018-02-12
• 公開（公告）號: CN108340400B
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 劉英想;唐心田;陳維山;劉軍考
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J17/02
• 代理公司: 哈爾濱市陽光惠遠知識產權代理有限公司 23211
• 代理人: 張金珠

本發明一種柔性驅動型雙向旋轉機器人關節，涉及柔性驅動器技術領域。它解決了現有柔性驅動器不能產生旋轉運動的問題。本發明的柔性旋轉驅動器包括繞線槽輪、2根人工肌肉、轉軸和定子；所述2根人工肌肉按相反方向纏繞在繞線槽輪上，每根所述人工肌肉一端固定在繞線槽輪上，另一端固定在定子上，所述繞線槽輪安裝在轉軸上且與轉軸固定連接，所述轉軸安裝在定子上的安裝孔內且與定子轉動連接。本發明通過將纖維卷繞型人工肌肉與旋轉機構結合，實現了柔性旋轉驅動器；與傳統柔性驅動器相比，本發明可產生旋轉運動；與傳統剛性旋轉驅動器相比，本發明結構簡單、體積小、重量輕、功率密度高、輸出柔性大，可用于柔性機器人的驅動。

技術領域

本發明涉及一種柔性驅動型雙向旋轉機器人關節，屬于柔性驅動器技術領域。

背景技術

柔性驅動器一直以來都是機器人領域的重要分支，由于傳統剛性驅動器體積、重量大，動作剛度高，在一些應用上存在某些局限性。柔性驅動器具有靈活性高、容易變形等特點，易于布置在柔性機器人或狹小的結構中，又因其具有很強的動作柔順性，易于實現機器人、環境和人的安全交互，具有廣闊的應用前景。

目前常見的柔性驅動器包括電活性聚合物、形狀記憶合金、離子聚合物金屬復合材料等。這些柔性驅動器價格昂貴，輸出力與位移有限且只能輸出直線或彎曲變形，不能產生旋轉運動，難以滿足柔性機器人的需求。

發明內容

本發明為了解決現有柔性驅動器不能產生旋轉運動的問題，提出了一種柔性驅動型雙向旋轉機器人關節，所采取的技術方案如下：

一種柔性驅動型雙向旋轉機器人關節，包括繞線槽輪1、2根人工肌肉2、轉軸3和定子4；所述2根人工肌肉2按相反方向纏繞在繞線槽輪1上，每根所述人工肌肉2一端固定在繞線槽輪1上，另一端固定在定子4上，所述繞線槽輪1安裝在轉軸3上且與轉軸3固定連接，所述轉軸3安裝在定子4上的安裝孔內且與定子4轉動連接。

進一步限定，所述繞線槽輪1上開有螺旋狀的凹槽。

進一步限定，所述2根人工肌肉2均纏繞在繞線槽輪1的凹槽中。

進一步限定，所述繞線槽輪1表面涂有隔熱涂層。

進一步限定，所述2根人工肌肉2均為聚合物纖維和金屬絲共同卷繞形成的螺旋結構的條狀纖維。

進一步限定，當對人工肌肉2中的金屬絲通電，使人工肌肉2溫度升高時，所述人工肌肉2長度縮短。

進一步限定，所述2根人工肌肉2的變形獨立可控。

進一步限定，所述轉軸3在所述定子4的限制下可繞自身軸線做旋轉運動而不能沿軸線運動。

進一步限定，所述定子4底部留有安裝孔位。

本發明的有益效果：本發明通過將纖維卷繞型人工肌肉與旋轉機構結合，實現了柔性旋轉驅動，通過增加人工肌肉在繞線槽輪上纏繞的圈數，可實現大角度旋轉驅動；與傳統柔性驅動器相比，本發明可產生旋轉運動；與傳統剛性旋轉驅動器相比，本發明結構簡單、體積小、重量輕、功率密度高、輸出柔性大，可用于柔性機器人的驅動。

附圖說明

圖1是本發明所述有一種柔性驅動型雙向旋轉機器人關節的結構示意圖；

圖2是本發明所述人工肌肉在繞線槽輪上纏繞方式示意圖；

圖3是本發明所述人工肌肉的結構形式及其變形狀態示意圖；

圖4是本發明所述人工肌肉帶動繞線槽輪旋轉的原理示意圖；

圖5是本發明所述柔性旋轉驅動器旋轉運動示意圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例對本發明做進一步說明，但本發明不受實施例的限制。