[發(fā)明專利]一種基于虹膜機構(gòu)夾緊的鎖定變胞球鉸

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011462623.2
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112664550B
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳軍;許海罡;張翔宇;王功恒
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)（威海）
• 主分類號: F16C11/06
• 分類號: F16C11/06;F16C11/10;B25J17/02
• 代理公司: 威海科星專利事務(wù)所 37202
• 代理人: 于濤

本發(fā)明涉及操作臂機械機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種基于虹膜機構(gòu)夾緊的鎖定變胞球鉸，其特征在于該球鉸包括連桿、外罩體、內(nèi)基體、鋼球及鎖緊單元，外罩體設(shè)為筒狀，筒狀外罩體的上端設(shè)有連桿活動口，筒狀外罩體側(cè)面設(shè)有豎向槽，內(nèi)基體上端面中部設(shè)有球面凹槽，鋼球下端置于球面凹槽內(nèi)，鋼球的上端設(shè)有上螺紋孔，鋼球的上端與連桿通過上螺紋孔相連接，筒狀外罩體和內(nèi)基體之間球面外側(cè)套有鎖緊單元，鎖緊單元包括轉(zhuǎn)盤、復(fù)位扭簧、鎖緊塊和驅(qū)動線，通過驅(qū)動線帶動轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)盤帶動鎖緊塊內(nèi)縮或外擴實現(xiàn)鎖緊和釋放功能，具有結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸小、釋放狀態(tài)可以實現(xiàn)3自由度自由轉(zhuǎn)動、可以在任意位置鎖定、提供足夠負載能力、鎖定平穩(wěn)可靠等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及操作臂機械機構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸小、釋放狀態(tài)可以實現(xiàn)3自由度自由轉(zhuǎn)動、可以在任意位置鎖定、提供足夠負載能力、鎖定平穩(wěn)可靠的基于虹膜機構(gòu)夾緊的鎖定變胞球鉸。

背景技術(shù)

眾所周知，操作臂是一種機電一體化的產(chǎn)品，能夠攜帶一種或多種末端執(zhí)行器，在工作人員的遙控操作或計算機的自動控制下完成多種作業(yè)，目前已被廣泛應(yīng)用在多個領(lǐng)域，例如：生產(chǎn)制造領(lǐng)域、安全防爆領(lǐng)域和醫(yī)療領(lǐng)域等，具有巨大的應(yīng)用前景，國內(nèi)外已經(jīng)對各類操作臂做了深入的研究。

目前，現(xiàn)有的各類操作臂產(chǎn)品以及研究成果，多為主動式操作臂，分為內(nèi)置驅(qū)動、外置驅(qū)動以及混合驅(qū)動。對于內(nèi)置驅(qū)動放置，一般部署方式為操作臂的每個關(guān)節(jié)均設(shè)置一個驅(qū)動電機，通過電機轉(zhuǎn)動改變轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的角度，通過多關(guān)節(jié)姿態(tài)的耦合改變末端執(zhí)行器的位姿。對于外置驅(qū)動方式，一般將驅(qū)動電機部署在操作臂外部，一般通過驅(qū)動電機拉動驅(qū)動線改變操作臂的姿態(tài)。而這些主動式操作臂均采用控制器控制電機轉(zhuǎn)動角度，進而控制操作臂位姿的正向驅(qū)動方式，只能適用于結(jié)構(gòu)化的操作環(huán)境。而能夠讓操作者手動拉動，被動定位的被動式操作臂在國外研究極少，在國內(nèi)尚屬空白。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、徑向尺寸小、釋放狀態(tài)可以實現(xiàn)3自由度自由轉(zhuǎn)動、可以在任意位置鎖定、提供足夠負載能力、鎖定平穩(wěn)可靠的基于虹膜機構(gòu)夾緊的鎖定變胞球鉸。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于虹膜機構(gòu)夾緊的鎖定變胞球鉸，其特征在于該球鉸包括連桿、外罩體、內(nèi)基體、鋼球及鎖緊單元，所述的外罩體設(shè)為筒狀，筒狀外罩體的上端設(shè)有連桿活動口，筒狀外罩體側(cè)面設(shè)有豎向槽，筒狀外罩體罩在內(nèi)基體上并與內(nèi)基體固定連接，所述的內(nèi)基體上端面中部設(shè)有球面凹槽，鋼球下端置于球面凹槽內(nèi)，鋼球的上端設(shè)有上螺紋孔，鋼球的上端與連桿通過上螺紋孔相連接，筒狀外罩體和內(nèi)基體之間球面外側(cè)套有鎖緊單元，所述的鎖緊單元包括轉(zhuǎn)盤、復(fù)位扭簧、鎖緊塊和驅(qū)動線，所述的轉(zhuǎn)盤呈環(huán)狀，環(huán)形轉(zhuǎn)盤的外緣設(shè)有驅(qū)動轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)柄，轉(zhuǎn)柄由筒狀外罩體的豎向槽伸出，驅(qū)動線與轉(zhuǎn)柄相連接，環(huán)狀的轉(zhuǎn)盤的盤面上均布設(shè)有至少三個滑塊固定孔和一個扭簧上定位槽，轉(zhuǎn)盤的下方設(shè)有復(fù)位扭簧和鎖緊塊，復(fù)位扭簧的一端與扭簧上定位槽相連接，復(fù)位扭簧的另一端與內(nèi)基體上設(shè)有的扭簧下定位槽固定連接，所述的鎖緊塊包括鎖緊本體、定位柱和滑動體，所述的鎖緊本體內(nèi)側(cè)設(shè)為與球面相配合的弧形，鎖緊本體的上下兩端分別連接定位柱和滑動體，所述的定位柱與轉(zhuǎn)盤上的滑塊固定孔相連接，滑動體伸至內(nèi)基體上端面設(shè)有的滑動限位槽，所述的滑動限位槽均布在內(nèi)基體上端面圓周上并傾斜朝向圓心方向，通過驅(qū)動線帶動轉(zhuǎn)柄轉(zhuǎn)動使轉(zhuǎn)盤帶動鎖緊塊內(nèi)縮或外擴實現(xiàn)鎖緊和釋放功能。

本發(fā)明所述的內(nèi)基體的外端面上設(shè)有螺紋槽，所述的外罩體與內(nèi)基體相同位置處設(shè)有沉頭孔和螺桿孔，螺栓穿過沉頭孔和螺桿孔與內(nèi)基體上的螺紋槽相連接，進而實現(xiàn)內(nèi)基體與外罩體的連接。

本發(fā)明所述的豎向槽側(cè)面的外罩體上設(shè)有兩個驅(qū)動線穿過孔，驅(qū)動線與轉(zhuǎn)柄連接后依次穿過兩個驅(qū)動線穿過孔并伸出，將驅(qū)動線沿外殼軸線的拉力變?yōu)檠貓A周切向的力。

本發(fā)明所述的內(nèi)基體的下端設(shè)有下螺紋孔，下螺紋孔與另一組球鉸的連桿相連接，實現(xiàn)球鉸的串聯(lián)連接。

本發(fā)明所述的轉(zhuǎn)柄上設(shè)有環(huán)形槽，環(huán)形槽與驅(qū)動線相連接，方便驅(qū)動線的固定。