專利名稱：彈性波殼內置彈性元件的柔性關節的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及彈性波殼內置彈性元件的柔性關節，此柔性關節可用作機器人、機械手和殘疾人假肢的各類關節，屬于機器人、機械手和殘疾人假肢等應用技術領域。
背景技術：
本實用新型作出以前，在已有技術中，對于彎曲關節來說一般以各類電機或液氣壓為動力，采用各種機械結構，或液氣壓缸和馬達，或以它們的組合為執行元件。上述方式是剛性結構，結構復雜，體積較大，制造成本高。還有采用通壓縮空氣的橡膠壁(一種可軸向變形大的圓形橡膠管)的彎曲關節，由于橡膠壁的軸向、徑向都要膨脹，但徑向膨脹是浪費能量，且對橡膠壁的彎曲變形無法得到較精確數學模型，動態控制效果不好，動作不夠靈敏。
發明內容
本實用新型的目的在于克服上述不足之處，本實用新型柔性關節以流體驅動，以彈性波殼的受力膨脹為動力，關節的彎曲角度與彈性波殼內腔的流體壓力有關；克服彈性元件的作用，關節彎曲并抓取物品，對外作用力隨彈性波殼內腔的流體壓力增加而增加；靠彈性元件的作用，關節回復伸直；并可根據使用要求，更換不同剛性的彈性元件，得到不同的靜、動態性能。關節波殼的變形對流體壓力的變化敏感，要求流體流量小，彎曲靈活；具有占空比小，功率/質量比小，耗能小的特點；同時易建立彎曲變形角度與流體壓強的關系，控制模型簡單，動態控制精度高。
本實用新型的主要解決方案是這樣實現的第一種方案是彈性波殼6靠卡箍5夾緊在頭座3和尾座8的卡口上，流體通過軟管11和直角接頭12進入彈性波殼6的內腔，直角接頭12旋在尾座8上，中間有密封圈10密封；板鉸鏈7的兩端由內六角螺栓4固定在頭座3和尾座8上，螺旋拉彈簧14兩端鉤在兩個鉤環13內，兩個鉤環13分別以適當長度旋在頭座3和尾座8上，并用螺母鎖緊；指尖1旋在頭座3上，調整墊片2的厚度調整指尖1的旋轉相位；同樣，過渡套9也通過調整墊片2旋在尾座8，頭座3和尾座8的螺紋是相同的。
第二種方案是不用螺旋彈簧14，而用彈性條16穿過兩個鉤環13，彈性條16兩端再被鎖片15卡緊的方式，其余結構同第一種方案。
本實用新型與已有技術相比具有以下優點本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節采用板鉸鏈為柔性骨架，彈性波殼受流體壓力作用后膨脹作為肌肉動力，關節的彎曲角度與彈性波殼內腔的流體壓力有關；克服彈性元件的作用，關節彎曲并抓取物品，對外作用力隨彈性波殼內腔的流體壓力增加而增加；靠彈性元件的作用，關節回復伸直；并可根據使用要求，更換不同剛性的彈性元件，得到不同的靜、動態性能。關節波殼的變形對流體壓力的變化敏感，要求流體流量小，彎曲靈活；具有占空比小(彈性波殼彎曲與伸直時占用的流體空間之比)，功率/質量比小，耗能小的特點；同時易建立彎曲變形角度與流體壓強的關系，控制模型簡單，動態控制精度高。
圖1為本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節方案一的主剖視圖圖2為本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節方案一的A-A剖視圖圖3為本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節方案二的主剖視圖圖4為本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節板鉸鏈的主剖視圖圖5為本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節板鉸鏈的俯視圖具體實施方式
下面本實用新型將結合附圖中的實施例作進一步描述本實用新型主要由指尖1、調整墊片2、頭座3、內六角螺栓4、卡箍5、彈性波殼6、板鉸鏈7、尾座8、過渡套9、密封圈10、軟管11、直角接頭12、鉤環13、螺旋拉彈簧14、鎖片15、彈性條16等組成。
本實用新型的彈性波殼3的單節縱截面形狀是“V”、“U”、“Ω”等橡膠波紋管。
如附圖1、2所示的第一種方案是彈性波殼6靠卡箍5夾緊在頭座3和尾座8的卡口上，彈性波殼6、頭座3和尾座8構成的封閉空腔；流體通過軟管11和直角接頭12進入關節空腔，直角接頭12旋在尾座8上，中間有密封圈10密封；板鉸鏈7的兩端由內六角螺栓4固定在頭座3和尾座8上；螺旋拉彈簧14兩端鉤在兩個鉤環13內，兩個鉤環13分別以適當長度旋在頭座3和尾座8上，并用螺母鎖緊，保證螺旋拉彈簧14處于自由狀態時，關節是伸直的；指尖1旋在頭座3上，調整墊片2的厚度調整指尖1的旋轉相位；同樣，與第二個同樣柔性關節聯接的過渡套9也通過調整墊片2旋在尾座8；頭座3和尾座8的螺紋是相同的，故可聯接第二個柔性關節，形成機械手或機械手指。
如附圖3所示的第二種方案是不用螺旋彈簧14，用彈性條16穿過兩個鉤環13，彈性條16兩端再被鎖片15卡緊，其余結構同第一種方案。
可根據使用要求，更換不同剛性的彈簧或彈性條，以改變柔性關節的靜、動態力學性能。
如附圖4、5所示，板鉸鏈7的頁板形狀為梯形，以提高頁板的抗彎剛性。
下面為本實用新型的工作原理及工作過程本實用新型彈性波殼內置彈性元件的柔性關節，可組成多關節機械手的手指，每個彈性波殼6各有一套管路系統；控制系統根據管路系統的壓力變送器傳遞壓力信號，比較預先設定的值，由計算機控制關閉進口閥，保證各關節彎曲角度或維持對外作用力；接通出口閥，靠螺旋彈簧14或彈性條16回彈作用，彈性波殼內腔的流體排出，關節伸直，釋放抓取物。關節彎曲、回復的快慢速度由管路系統的節流閥控制。
權利要求1.本實用新型涉及彈性波殼內置彈性元件的柔性關節，其特征是彈性波殼(6)靠卡箍(5)夾緊在頭座(3)和尾座(8)的卡口上，流體通過軟管(11)和直角接頭(12)進入彈性波殼(6)的內腔，直角接頭(12)旋在尾座(8)上，中間有密封圈(10)密封；板鉸鏈(7)的兩端由內六角螺栓(4)固定在頭座(3)和尾座(8)上，螺旋拉彈簧(14)兩端鉤在兩個鉤環(13)內，兩個鉤環(13)分別以適當長度旋在頭座(3)和尾座(8)上，并用螺母鎖緊；指尖(1)旋在頭座(3)上，調整墊片(2)的厚度調整指尖(1)的旋轉相位；同樣，過渡套(9)也通過調整墊片(2)旋在尾座(8)，頭座(3)和尾座(8)的螺紋是相同的，故可聯接第二個柔性關節，形成機械手或機械手指。
2.一種彈性波殼內置彈性元件的柔性關節，其特征在于用彈性條(16)替換前述方案的結構中的螺旋彈簧(14)，即用彈性條(16)穿過兩個鉤環(13)，彈性條(16)兩端再被鎖片(15)卡緊，其余結構同前述方案。
3.根據權利要求1或2所述的彈性波殼內置彈性元件的柔性關節，其特征在于板鉸鏈(7)的頁板形狀為梯形，以提高頁板的抗彎剛性。
專利摘要本實用新型涉及彈性波殼內置彈性元件的柔性關節，此關節可用作機器人、機械手和殘疾人假肢的各類關節，屬于機器人、機械手和殘疾人假肢等應用技術領域。柔性關節以流體驅動，以彈性波殼的受力膨脹為動力，關節的彎曲角度與彈性波殼內腔的流體壓力有關；克服彈性元件的作用，彎曲并抓取物品，對外作用力隨關節空腔內的流體壓力增加而增加；靠彈性元件的作用，關節回復伸直；并可根據使用要求，更換不同剛性的彈性元件，得到不同的靜、動態性能。關節波殼的變形對流體壓力的變化敏感，要求流體流量小，彎曲靈活；具有占空比小，功率/質量比小，耗能小的特點；同時易建立彎曲變形角度與流體壓強的關系，控制模型簡單，動態控制精度高。
文檔編號B25J17/00GK2774720SQ20052006853
公開日2006年4月26日 申請日期2005年1月21日 優先權日2005年1月21日
發明者章軍, 須文波, 呂兵 申請人:江南大學