[實(shí)用新型]一種跨關(guān)節(jié)機(jī)械臂小臂氣動(dòng)平衡裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201921032621.2
• 申請日: 2019-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN210494325U
• 公開（公告）日: 2020-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳晨;賈旺;周健博;汪勝
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A61F2/54
• 分類號(hào): A61F2/54
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 37219
• 代理人: 王楠

本申請涉及一種跨關(guān)節(jié)機(jī)械臂小臂氣動(dòng)平衡裝置，包括機(jī)械臂本體、氣動(dòng)支撐桿平衡裝置、氣動(dòng)支撐桿隨動(dòng)裝置，機(jī)械臂本體包括大臂、小臂、機(jī)械手，氣動(dòng)支撐桿平衡裝置包括氣動(dòng)拉力桿、上鉸接點(diǎn)、下鉸接點(diǎn)，氣動(dòng)支撐桿隨動(dòng)裝置包括氣動(dòng)桿支撐板、轉(zhuǎn)動(dòng)軸、滾動(dòng)軸承，該機(jī)械臂小臂氣動(dòng)支撐桿平衡裝置及其安裝辦法可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂小臂轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，氣動(dòng)支撐桿隨著小臂的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)，保證氣動(dòng)支撐桿不因小臂的旋轉(zhuǎn)而發(fā)生扭轉(zhuǎn)，從而有效地減小小臂舵機(jī)驅(qū)動(dòng)力矩。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種跨關(guān)節(jié)機(jī)械臂小臂氣動(dòng)平衡裝置，屬于仿生關(guān)節(jié)機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

每年，世界上因?yàn)樽匀粸?zāi)害、戰(zhàn)傷等原因，會(huì)造成眾多人員肢體殘疾。肢體殘疾給殘疾人士帶來了生活上的不方便，為殘疾人提供好的服務(wù)，是一個(gè)積德行善的崇高事業(yè)。目前機(jī)械臂領(lǐng)域，機(jī)械臂普遍體積大、質(zhì)量重，結(jié)構(gòu)不夠輕巧，使用不夠靈活，工作空間不夠大，嚴(yán)重地影響了殘疾人士的使用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提供一種跨關(guān)節(jié)機(jī)械臂小臂氣動(dòng)平衡裝置，可以有效地避免在小臂內(nèi)旋、外旋時(shí)氣動(dòng)拉力桿的扭轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了可以有效地減小驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸出力矩，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小，運(yùn)動(dòng)靈活、控制簡單的優(yōu)點(diǎn)，可以更加有效的幫助肢體殘疾人士的日常生活。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種跨關(guān)節(jié)機(jī)械臂小臂氣動(dòng)平衡裝置，包括機(jī)械臂本體、氣動(dòng)支撐桿平衡裝置；

機(jī)械臂本體包括大臂、小臂、機(jī)械手，氣動(dòng)支撐桿平衡裝置包括氣動(dòng)拉力桿；大臂一端設(shè)有肩關(guān)節(jié)支撐板，肩關(guān)節(jié)支撐板與肩關(guān)節(jié)連接板轉(zhuǎn)動(dòng)連接，氣動(dòng)拉力桿一端設(shè)有上鉸接點(diǎn)，氣動(dòng)拉力桿另一端設(shè)有下鉸接點(diǎn)，氣動(dòng)拉力桿通過上鉸接點(diǎn)與肩關(guān)節(jié)連接板連接；

大臂另一端設(shè)有第二舵機(jī)，第二舵機(jī)的輸出舵盤與小臂一端相連，小臂另一端與第一舵機(jī)輸出相連，第二舵機(jī)另一端與機(jī)械手相連；小臂上設(shè)有第一舵機(jī)法蘭盤，第一舵機(jī)法蘭盤上設(shè)有腕關(guān)節(jié)連接板，氣動(dòng)拉力桿的下鉸接點(diǎn)與腕關(guān)節(jié)連接板相連；

第一舵機(jī)、第二舵機(jī)均與控制器連接。

小臂的內(nèi)旋、外旋由第一舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，小臂的前屈、后伸由第二舵機(jī)驅(qū)動(dòng)，第一舵機(jī)、第二舵機(jī)由控制器控制。

優(yōu)選的，氣動(dòng)拉力桿包括上下相連的壓力缸和活塞桿，氣動(dòng)拉力桿中間充有高壓惰性氣體，在小臂屈、伸的過程中，可以提供一個(gè)穩(wěn)定的支持力，從而可以有效地減小舵機(jī)的輸出力矩，氣動(dòng)平衡桿沒有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)格，各廠家依據(jù)實(shí)際需求定制氣動(dòng)平衡桿，氣動(dòng)拉力桿中心矩為560mm，行程150mm，壓力缸直徑8mm，活塞桿直徑6mm。

優(yōu)選的，肩關(guān)節(jié)連接板為凹形架，肩關(guān)節(jié)支撐板設(shè)于凹形架內(nèi)，轉(zhuǎn)動(dòng)軸貫穿肩關(guān)節(jié)連接板和肩關(guān)節(jié)支撐板。在肩關(guān)節(jié)連接板發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，可沿轉(zhuǎn)動(dòng)軸繞肩關(guān)節(jié)支撐板旋轉(zhuǎn)。

進(jìn)一步優(yōu)選的，轉(zhuǎn)動(dòng)軸與肩關(guān)節(jié)支撐板之間設(shè)有滾動(dòng)軸套。以減小轉(zhuǎn)動(dòng)摩擦。

進(jìn)一步優(yōu)選的，滾動(dòng)軸套的數(shù)量為兩個(gè)。

優(yōu)選的，上鉸接點(diǎn)與肩關(guān)節(jié)連接板之間設(shè)有上連接板，下鉸接點(diǎn)與腕關(guān)節(jié)連接板之間設(shè)有下連接板。上連接板用以將氣動(dòng)拉力桿上部分與肩關(guān)節(jié)連接板連接在一起，下連接板用以將氣動(dòng)拉力桿下部分與腕關(guān)節(jié)連接板連接在一起。

機(jī)械臂進(jìn)行內(nèi)旋、前屈運(yùn)動(dòng)時(shí)：

首先，使用控制器控制第一舵機(jī)開始工作，第一舵機(jī)帶動(dòng)小臂內(nèi)旋，小臂帶動(dòng)腕關(guān)節(jié)連接板內(nèi)旋，腕關(guān)節(jié)連接板帶動(dòng)氣動(dòng)拉力桿內(nèi)旋，氣動(dòng)拉力桿帶動(dòng)肩關(guān)節(jié)連接板繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸做內(nèi)旋轉(zhuǎn)動(dòng)，此時(shí)控制器控制第二舵機(jī)開始工作，第二舵機(jī)帶動(dòng)小臂前屈，氣動(dòng)拉力桿在惰性氣體的作用下，給小臂的前屈提供一定的動(dòng)力，從而有效地減小了第二舵機(jī)的輸出力矩。

機(jī)械臂進(jìn)行外旋、后伸運(yùn)動(dòng)時(shí)：