[發明專利]一種大運動范圍復合柔性仿生球窩關節

有效

• 申請號: 202110954110.1
• 申請日: 2021-08-19
• 公開（公告）號: CN113459152B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 張秀麗;羅鈐淯
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J19/00
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 岳東升;楊帥峰

1.一種大運動范圍復合柔性仿生球窩關節，其特征在于：包括球窩底座、球窩、球頭、第一偏轉驅動結構、第二偏轉驅動結構、扭轉驅動結構、驅動電機和氣泵，球窩底部與球窩底座固連，球頭與球窩配合，球頭可在球窩內轉動，第一偏轉驅動結構和第二偏轉驅動結構兩側連接在球窩、球窩底座和球頭上，扭轉驅動結構連接在球頭上并依附于第一偏轉結構內，所述第一偏轉驅動結構包括第一限位件、第二限位件、氣動波紋管、第一轉盤結構、第一連接件、偏轉驅動繩索、限位繩索和第一絞盤；所述第一限位件包括底部繩索限位件、底部軟體限位件、短銷軸和長銷軸；底部繩索限位件設有四個軸孔，長銷軸安裝在靠外側的第二個軸孔內，第一短銷軸安裝靠外側第一個軸孔內，第二短銷軸安裝靠外側第三個軸孔內，第三短銷軸安裝靠外側第四個軸孔內；兩個底部軟體限位件分別與長銷軸兩端固連并對稱分布在底部繩索限位件兩側；所述底部繩索限位件內外兩側各有一軸孔，分別通過銷軸與球窩上的軸孔和對應球窩底座上的軸孔配合，軸線穿過球窩中心；所述第二限位件包括頂部繩索限位件、頂部軟體限位件、短銷軸、長銷軸和滾珠；頂部繩索限位件設有四個軸孔，長銷軸安裝在靠外側的第二個軸孔內，第一短銷軸安裝靠外側第一個軸孔內，第二短銷軸安裝靠外側第三個軸孔內，第三短銷軸安裝靠外側第四個軸孔內；兩個頂部軟體限位件分別與長銷軸兩端固連并對稱分布在底部繩索限位件兩側；頂部繩索限位件內側安裝四個滾珠，頂部繩索限位件通過滾珠與球頭配合；所述第一轉盤結構包括第一轉盤、轉動軸承、第一定位銷軸和第二定位銷軸；第一轉盤對側各有一軸孔，第一、第二定位銷軸分別固定在軸孔內，第一轉盤中心固定一轉動軸承，轉動軸承與球頭上的輸出軸配合；所述偏轉驅動繩索一端連接第一轉盤結構的第一定位銷軸，穿過第二限位件的頂部繩索限位件并繞過其內的第二短銷軸，再穿過第一限位件的底部繩索限位件并繞過其內的第二短銷軸，然后從球窩底座穿出，固定并纏繞在第一絞盤內的大絞盤上；與上述穿繩方式相同，偏轉驅動繩索另一端連接第一轉盤結構的第二定位銷軸，隨后依次穿過另一側的第二限位件、第一限位件和球窩底座，固定并纏繞在第一絞盤內的大絞盤上；所述限位繩索一端連接第二限位件內頂部繩索限位件的第三短銷軸，穿過第一限位件的底部繩索限位件并繞過其內的第三短銷軸，然后從球窩底座穿出，固定并纏繞在第一絞盤內的小絞盤上；與上述穿繩方式相同，限位繩索另一端連接另一側第二限位件內頂部繩索限位件的第三短銷軸，依次穿過另一側的第一限位件和球窩底座，固定并纏繞在第一絞盤內的小絞盤上；所述頂部繩索限位件設有螺栓孔，兩個第一連接件通過螺栓分別連接在對側的頂部繩索限位件的兩側，將對側的兩個第二限位件固連；所述兩個第一連接件形成一滑槽，球頭的輸出軸可在滑槽內滑動；所述驅動電機驅動第一絞盤旋轉，第一絞盤同時拉動偏轉驅動繩索和限位繩索，一方面通過第一絞盤上的大絞盤拉動偏轉驅動繩索帶動球頭繞球窩偏轉；另一方面通過第一絞盤上的小絞盤拉動限位繩索帶動兩個第二限位件繞球頭偏轉；四個氣動波紋管頂部分別與四個頂部軟體限位件固連，底部分別與四個底部軟體限位件固連，四個氣動波紋管底部的通氣管分別穿過四個底部軟體限位件連接到氣泵上；所述第二偏轉驅動結構與第一偏轉驅動結構基本相同，其不同之處在于：所述第二偏轉驅動結構的第二連接件、第二轉盤結構和第二絞盤分別對應所述第一偏轉驅動結構的第一連接件、第一轉盤結構和第一絞盤；所述第二轉盤結構的第二轉盤對應所述第一轉盤結構的第一轉盤；所述第二偏轉驅動結構，偏轉驅動繩索一端連接第二轉盤結構的第一定位銷軸，穿過第二限位件的頂部繩索限位件并繞過其內的長銷軸，再穿過第一限位件的底部繩索限位件并繞過其內的長銷軸，然后從球窩底座穿出，固定并纏繞在第二絞盤內的大絞盤上，與上述穿繩方式相同，偏轉驅動繩索另一端連接第二轉盤結構的第二定位銷軸，隨后依次穿過另一側的第二限位件、第一限位件和球窩底座，固定并纏繞在第二絞盤內的大絞盤上；所述扭轉驅動結構，包括第三轉盤、扭轉驅動繩索和第三絞盤；第三轉盤固定在球頭輸出軸上，扭轉驅動繩索固定并纏繞在第三轉盤上，兩端分別穿過第一偏轉驅動結構中的第二限位件并繞過其內的第一短銷軸，再穿過第一限位件并繞過其內的第一短銷軸，然后從球窩底座穿出，固定并纏繞在第三絞盤上。