[發明專利]一種緊湊牢固的多自由度仿生關節及其制造方法

在審

• 申請號: 202010763862.5
• 申請日: 2020-08-01
• 公開（公告）號: CN111872973A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發明（設計）人: 蔡世勛
• 申請（專利權）人: 蔡世勛
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種緊湊牢固的多自由度仿生關節，其特征在于：包括第一關節件(1)、第二關節件(2)、X向連接纖維(3)和Y向連接纖維(4)；所述第一關節件(1)端部為第一曲面(11)，所述第二關節件(2)端部為與所述第一曲面(11)相適配的第二曲面(21)；所述第一曲面(11)側面開設有X向第一安裝孔(12)和Y向第一安裝孔(13)，且X向第一安裝孔(12)和Y向第一安裝孔(13)相互垂直，所述第二曲面(21)側面邊沿分別開設有與所述X向第一安裝孔(12)和所述Y向第一安裝孔(13)相適配的X向第二安裝孔(23)和Y向第二安裝孔(22)，所述X向連接纖維(3)兩端分別安裝在所述X向第一安裝孔(12)和X向第二安裝孔(23)內，以實現所述第二關節件(2)在Y平面內轉動；所述Y向連接纖維(4)兩端分別安裝在所述Y向第一安裝孔(13)和Y向第二安裝孔(22)內，以實現所述第二關節件(2)在X平面內轉動。

2.根據權利要求1所述的一種緊湊牢固的多自由度仿生關節，其特征在于：所述第一曲面(11)和第二曲面(21)為相適配的鞍狀面，所述X向第一安裝孔(12)和Y向第二安裝孔(22)分別開設在所述第一曲面(11)和第二曲面(21)的軸心處，所述Y向第一安裝孔(13)和X向第二安裝孔(23)分別開設在所述第一曲面(11)和第二曲面(21)的邊沿。

3.根據權利要求1所述的一種緊湊牢固的多自由度仿生關節，其特征在于：所述第一曲面(11)和第二曲面(21)為相適配的凸球面和凹球面，且所述第二關節件(2)側面分別連接有X向驅動繩(61)和Y向驅動繩(62)，第二關節件(2)周向連接有旋轉驅動繩(63)。

4.上述的緊湊牢固的多自由度仿生關節，其中，所述X向連接纖維(3)和Y向連接纖維(4)由高拉伸模量抗張纖維、低拉伸模量彈性纖維中的一種或多種制成。

5.根據權利要求1所述的一種緊湊牢固的多自由度仿生關節，其特征在于：還包括限位纖維(7)；所述限位纖維(7)一端連接在所述第一曲面(11)偏心位置，另一端連接在所述第二曲面(21)邊沿。

6.根據權利要求1所述的一種緊湊牢固的多自由度仿生關節，其特征在于：所述第一曲面(11)和第二曲面(21)表面采用覆膜、嵌件或涂覆潤滑劑中的一種潤滑處理。

7.根據權利要求1所述的一種緊湊牢固的多自由度仿生關節，其特征在于：所述X向連接纖維(3)和Y向連接纖維(4)兩端采用表面處理，以增加端部的摩擦系數，且X向連接纖維(3)和Y向連接纖維(4)端部分散成纖維絲并嵌入關節件。

8.一種利用權利要求1-7任一項所述的緊湊牢固的多自由度仿生關節的制造方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，先在第一關節件(1)和第二關節件(2)上打X向第一安裝孔(12)、Y向第一安裝孔(13)、X向第二安裝孔(23)和Y向第二安裝孔(22)，然后將所述X向連接纖維(3)和Y向連接纖維(4)分別安裝在第一關節件(1)和第二關節件(2)對應的安裝孔內；

步驟2，再于所述第一關節件(1)和第二關節件(2)側面分別安裝X向驅動繩(61)、Y向驅動繩(62)和旋轉驅動繩(63)，形成所述仿生關節。

9.根據權利要求8所述的緊湊牢固的多自由度仿生關節的制造方法，其特征在于：所述步驟(1)中，先在所述第一關節件(1)曲面部分和第二關節件(2)曲面部分堆疊，將所述X向連接纖維(3)和Y向連接纖維(4)包繞在堆疊組件上，然后連接第一關節件(1)和第二關節件(2)的剩余部分(19)，形成所述仿生關節。

10.根據權利要求8所述的緊湊牢固的多自由度仿生關節的制造方法，其特征在于：所述步驟(1)中將所述X向連接纖維(3)、Y向連接纖維(4)和限位纖維(7)制成預制件，再置于注塑機內與所述第一關節件(1)和第二關節件(2)材料快速成型，形成所述仿生關節。