[实用新型]一种用于仿生机械和机器人肢体的单向弯曲柔性关节器件

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种机器人肢体用柔性关节元器件，特别涉及一种用于仿生机械和机器人肢体的单向弯曲柔性关节器件。

背景技术

随着科学技术的发展，机器人的应用越来越受到人们的重视，而柔性关节在机器人技术和仿生技术领域的应用越来越广泛，肢体柔性关节在解决柔性运动和抓取物体的适应性方面具有着重要作用，因此，国内外对它的研究越来越受到关注，成果颇丰，研究的主要内容有关节驱动装置、驱动材料和关节柔性结构的实现。现在已经研制、开发的柔性关节，主要有微电机驱动、气缸驱动、人工肌肉驱动、气动波纹管驱动和电致驱动等几种结构形式。应用微电机驱动和气缸驱动方式的柔性关节，其技术基本成熟，应用广泛，但体积较大，关节柔性程度受到一些因素限制；人工肌肉是非线性元件，功率输出规律难以掌握，控制算法比较复杂；而气动波纹管行程较小，体积大，主要用于微动关节。以上几种驱动装置在应用过程中都要与机械结构配合使用，体积大，小型化困难。关节的运动轨迹由机械结构决定，柔顺性差。

目前已有的人工关节尚不能完全满足在形式变化较大的工业品的搬运、水中仿生及特种机器人等领域的特殊需要，有必要继续开发具有高度柔性的关节。

实用新型内容

本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供一种体积小、单向弯曲柔性好、可实现仿生人工关节的复杂动作、适应性好、动作平稳的用于仿生机械和机器人肢体的单向弯曲柔性关节器件。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种用于仿生机械和机器人肢体的单向弯曲柔性关节器件，包括上端盖、双环约束元件、板簧、胶管、下端盖；上端盖和下端盖分别位于关节两端，在上端盖和下端盖之间，设有多个双环约束元件,所述双环约束元件同轴同相位密排串联后形成中心线平行的两个并列管状空腔，一个空腔截面为矩形，另一个空腔截面为圆形；在所述截面为矩形的管状空腔中设置截面为矩形的板簧，所述板簧与截面为矩形的管状空腔为间隙配合，所述板簧两端分别与截面为矩形的管状空腔两端的双环约束元件固联成一体；在所述截面为圆形的管状空腔中设置胶管，所述胶管两端与上端盖和下端盖密封连接，构成密封腔体；所述截面为圆形的管状空腔两端的双环约束元件分别与所述上端盖和下端盖固联成一体。

其中，所述双环约束元件，为轴线平行的矩形环和圆形环并列结构。

其中，在下端盖下端设有流体入口。

具体的，多个双环约束元件同轴同相位密排串联，串联后形成中心线平行的两个并列管状空腔，一个空腔截面为矩形，另一个空腔截面为圆形，每个双环约束元件为轴线平行的矩形环和圆形环并列结构；在所述截面为矩形的管状空腔中设置截面为矩形的板簧，所述板簧与所述矩形空腔为间隙配合，所述板簧两端分别与所述矩形管状空腔两端的约束元件固联成一体，所述双环约束元件间不能沿轴线相对移动，只能随所述板簧弯曲变形作相对摆动，形成无轴多铰链结构；在所述截面为圆形的管状空腔中设置由橡胶材料制成的胶管，所述胶管两端设置上端盖和下端盖，构成密封腔体，所述截面为圆形的管状空腔两端的约束元件分别与所述上、下端盖固联成一体；在下端盖上设有流体入口，以充入压力流体，当充入流体压力增加，密封腔体膨胀推动板簧变形，关节弯曲角度加大，当充入流体压力减小，板簧恢复，关节弯曲角度减小；所述充入流体，可以是无腐蚀、无毒性的介质，如压缩空气、水等。

本实用新型的优点是：体积小，属单向弯曲柔性关节，关节的驱动装置与关节复合为一体，在规定方向上弯曲柔顺性好，其它方向刚性好；应用单关节或多关节的组合，可实现仿生人工关节的复杂动作，辅以包装，更具人性化特征，作为动作执行元件，由于其结构为骨肉一体，在接触不同形状和不同的硬度物体时，适应性会更好，动作平稳，具有一定缓冲效果，尤其适用于抓取或搬运不规则形状的物体，在仿生和特种机器人的应用领域具有推广应用价值，具有很好的市场前景。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为双环约束元件结构示意图。

图中有上端盖1、双环约束元件2、板簧3、胶管4、下端盖5、流体入口6。

具体实施方式

下面结合附图通过实施例进一步说明本实用新型。

实施例1、本实用新型是由上端盖1、双环约束元件2、板簧3、胶管4、下端盖5组成的；上端盖1和下端盖5分别位于关节两端，关节中间是多个双环约束元件2同轴同相位密排串联形成的两个空腔，一个截面为圆形，一个截面为矩形；在矩形空腔内装有截面为矩形的板簧3，所述板簧3与所述矩形空腔为间隙配合，板簧3两端与矩形空腔两端的约束元件2固联成一体；在所述圆形空腔内设置胶管4，胶管4两端与上端盖1和下端盖5密封连接，构成密封腔体，所述圆形空腔两端的约束元件2分别与上端盖1和下端盖5与固联成一体；流体入口6与下端盖5通过螺纹连接，上端盖1和下端盖5可通过螺纹连接的方式与机器人本体组装。