[实用新型]气动刚柔性弯曲关节

说明书

(一)技术领域

本实用新型涉及一种气动刚柔性弯曲关节，适用于制作机械灵巧手的场合。

(二)背景技术

机械灵巧手的设计是机器人设计中关键技术之一，关节的灵敏性和关节结构的复杂程度直接决定机械手的结构和尺寸。传统的灵巧手设计大都采用纯机械结构，利用电机或者液压作为驱动，利用机械部件作为执行端，其主要缺点是需要电机、传动装置等辅助机构，外形尺寸大，结构复杂，控制困难，影响实施效果。也有提出气动关节，如发明专利号ZL200410017444.2，专利名称是气动柔性弯曲关节的发明专利，公开了一种气动柔性弯曲关节，由左端盖、右端盖、橡胶管、螺旋钢丝、约束钢丝组成，橡胶管通过强力胶与左端盖及右端盖密封连接，在橡胶管的内壁安装了螺旋钢丝，约束钢丝安装在橡胶管一侧的管壁中，压缩气体从右端盖通入橡胶管的内腔，由于螺旋钢丝和约束钢丝的作用，整个关节向约束钢丝的方向发生弯曲。其缺点是：当充气时弯曲关节向约束钢丝侧弯曲；但是当关节受到垂直于弯曲运动平面的外载荷时，由于橡胶管具有易变形的特点，关节朝该外载荷方向会产生弯曲变形。换言之，关节的弯曲方向不仅与是否充气有关，而且与所受外载荷的方向有关，由此，关节的正确位姿控制实现难度大，相应的控制算法复杂。

(三)发明内容

为了克服已有技术中气动弯曲关节受到外载荷作用时会产生弯曲变形，控制复杂不便的不足，本实用新型提供一种受到外载荷作用时不会产生弯曲变形、控制方便的气动刚柔性弯曲关节。

本实用新型的技术方案是：

一种气动刚柔性弯曲关节，包括左、右两个端盖、环形橡胶管、约束钢丝、嵌套在所述的橡胶管管壁中的螺旋钢丝，所述的橡胶管两端分别与两个端盖密封连接，所述的端盖上开有与大气连通的通孔，所述的约束钢丝安装在橡胶管一侧的管壁中，且所述的约束钢丝与所述的螺旋钢丝的匝缠绕固定，所述的环形橡胶管内固接有链条，所述的链条由前后端依次铰接的链片组成，所述的约束钢丝处在所述的链片构成的平面的延伸面。

所述的链条的两端分别与左、右两个端盖连接。

所述的链条的两端通过固定销与左、右两个端盖铰接。

所述的左端盖通过螺纹孔与进气管接头连接。

所述的链片通过连接销铰接。

本实用新型的工作原理是：将进气管接头与高压气源以及气动压力比例阀连接，打开高压气源开关，高压气体通过进气管接头通向橡胶管内部，高压气体使得橡胶管发生伸长变形，由于螺旋弹簧和约束钢丝的约束作用，橡胶管只能向约束钢丝的一侧弯曲。另一方面：链片和连接销构成一个刚性构件，通过固定销分别与左右端盖相连接，该刚性构件的刚性较大；当关节未弯曲时，该刚性构件处于弯曲不伸直状态；当关节处于最大弯曲角度时，该刚性构件处于完全伸直状态。当受到垂直于弯曲运动平面的外载荷作用时，由于链片和连接销构成的刚性构件的刚度大，弯曲关节不产生相应的弯曲变形。总之，由于关节内腔设置了链片式刚性结构，使得关节受到外载荷作用时，关节只可能朝约束钢丝所在一侧弯曲，不会有其他方向的附加变形，从而达到模拟人类手指弯曲关节运动的目的。

本实用新型所述的气动刚柔性弯曲关节的有益效果主要表现在：在橡胶管内增设了刚性的链条，关节只可能朝约束钢丝所在一侧弯曲，不会有其他方向的附加变形，使气动弯曲关节受到外载荷作用时不会产生弯曲变形，控制方便。

(四)附图说明

图1是本实用新型气动刚柔性弯曲关节的未弯曲时的结构示意图。

图2是本实用新型气动刚柔性弯曲关节的弯曲时的结构示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参见附图：一种气动刚柔性弯曲关节，包括左端盖1、右端盖2、环形橡胶管3、约束钢丝4、嵌套在所述的橡胶管管壁中的螺旋钢丝5，所述的橡胶管两端分别与两个端盖密封连接，所述的端盖上开有与大气连通的通孔，所述的约束钢丝4安装在橡胶管一侧的管壁中，且所述的约束钢丝4与所述的螺旋钢丝5的匝缠绕固定，所述的环形橡胶管内固接有链条，所述的链条的两端通过固定销6与左、右两个端盖铰接，所述的链条由前后端依次通过连接销7铰接的链片8组成，所述的约束钢丝4处在所述的链片8构成的平面的延伸面。

所述的左端盖1通过螺纹孔与进气管接头9连接。