[發明專利]一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節

有效

• 申請號: 202011518802.3
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112692872B
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 岳洪浩;楊飛;阮琪;李前程
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B25J18/06
• 分類號: B25J18/06
• 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: 李恩慶

1.一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節，其特征在于：它包括結構相同的第一脊柱(1)和第二脊柱(2)，其中第一脊柱(1)與第二脊柱(2)之間通過若干氣缸(3)首尾對接，若干所述氣缸(3)相互平行布置，且每個氣缸(3)的缸體(31)一端均與第一脊柱(1)的端部鉸接，每個氣缸(3)的活塞桿(32)一端均與第二脊柱(2)的端部鉸接，氣缸(3)中位于活塞(33)兩側的腔室分別通過氣管(4)與外部氣源(5)連接；所述第一脊柱(1)結構包括脊柱主體(11)及對稱布置在脊柱主體(11)兩端部的兩組安裝組件，其中安裝組件包括沿脊柱主體(11)周向布置的若干安裝塊(12)，每個安裝塊(12)上均加工有球窩(121)，氣缸(3)與安裝塊(12)之間通過球窩(121)及球頭(13)實現球鉸連接，第一脊柱(1)與第二脊柱(2)的結構相同；所述脊柱主體(11)包括第一圓柱段(111)及同軸固裝在第一圓柱段(111)兩端的兩個第二圓柱段(112)，其中第一圓柱段(111)的直徑小于第二圓柱段(112)的直徑，兩組安裝組件對應安裝在兩個第二圓柱段(112)上遠離第一圓柱段(111)的一端部；若干氣缸(3)沿周向均布；所述脊柱關節可在自由轉動狀態和剛度鎖定狀態進行切換；脊柱關節作動時，分別向四個氣缸(3)的兩側均通入高壓氣體，在高壓氣體的作用下，活塞桿(32)若產生移動時將使兩側產生很大的壓差，所以活塞桿(32)的移動需要施加很大的外力，從而使四個氣缸(3)的活塞(33)鎖死，實現了脊柱關節的鎖死，即無法產生相對轉動；在斷開氣源時，缸體(31)兩側腔體恢復至與大氣連通，活塞(33)運動時兩側不會有壓差，四個氣缸(3)的活塞(33)解除鎖死，連續變剛度脊柱關節恢復自由狀態，可在外力驅動下自由彎曲。

2.根據權利要求1所述的一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節，其特征在于：氣缸(3)的缸體(31)與第一脊柱(1)之間以及氣缸(3)的活塞桿(32)與第二脊柱(2)之間均通過球鉸連接。

3.根據權利要求1所述的一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節，其特征在于：每組安裝組件中安裝塊(12)的數量均與氣缸(3)的數量相同。

4.根據權利要求1所述的一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節，其特征在于：每個第二圓柱段(112)上遠離第一圓柱段(111)的一端均加工有弧形凹槽(113)。

5.根據權利要求1所述的一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節，其特征在于：氣缸(3)的數量為四個。

6.根據權利要求1所述的一種基于氣動的連續可變剛度脊柱關節，其特征在于：所述外部氣源(5)為氣泵。