[发明专利]复合驱动仿生肘关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种机械关节，尤其涉及一种复合驱动仿生肘关节。

背景技术

在目前现有的关节中，驱动器的发展已经成为关节发展的重中之重，电机驱动的关节精度可以达到设计使用的要求，但是电机的功率比小，电机和减速传动装置要占据很大的一部分空间，极大地限制的关节发展；因此需要一种复合驱动的方式，增大功率，节约空间。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种复合驱动仿生肘关节，采用记忆合金与电机复合驱动的方式，巧妙地将运用记忆合金形变时产生的大应力抵消关节运动的大部分驱动力，再利用电机准确的驱动关节转动要求的角度，实现了记忆合金和电机的完美结合，能够增大驱动功率，节约空间。

本发明的复合驱动仿生肘关节，包括复合动力源、关节壳体和用于驱动关节运动的驱动部分；所述复合动力源包括记忆合金丝和电机；所述驱动部分包括丝杠和滑块，所述丝杠由电机驱动转动，所述记忆合金丝连接于滑块与关节壳体之间用于沿丝杠轴向为滑块提供力的作用；

进一步，所述关节壳体包括套接在一起并能够相对转动的外壳体和内壳体，所述驱动部分还包括转动板和离合器；所述转动板固定于外壳体内壁；所述离合器的主动部分固定于丝杠，离合器的从动部分同步转动连接于转动板，离合器的从动部分与转动板之间设有用于控制离合器接合和分离的第一记忆合金弹簧；

进一步，所述关节壳体还包括转动壳体；所述转动壳体通过沿内壳体径向 设置的转轴转动连接于内壳体；所述驱动部分还包括传动连接于丝杠和所述转轴之间的锥齿轮副；所述锥齿轮副包括固定于丝杠的主动锥齿轮和同步转动连接于所述转轴的两个从动锥齿轮；两个从动锥齿轮与内壳体之间均设有用于沿转轴轴向为相应从动锥齿轮提供弹力使相应从动锥齿轮与主动锥齿轮啮合或分离的第二记忆合金弹簧；

进一步，所述两个从动锥齿轮与内壳体之间还设有用于沿转轴轴向为相应从动锥齿轮提供弹力使相应从动锥齿轮与主动锥齿轮分离的复位弹簧；

进一步，所述驱动部分还包括安装于转动板的第一转动传感器；所述第一转动传感器通过传感器安装支架固定于转动板；

进一步，所述外壳体与内壳体之间设有转动轴承；

进一步，所述驱动部分还包括固定于所述转轴的第二转动传感器；

进一步，所述内壳体内壁对应转轴及两个第二记忆合金弹簧固定有两个固定座，两从动锥齿轮之间设有一个中间块，转轴和丝杠均转动连接于中间块。

本发明的有益效果是：本发明的复合驱动仿生肘关节，采用记忆合金与电机复合驱动的方式，巧妙地将运用记忆合金形变时产生的大应力抵消关节运动的大部分驱动力，再利用电机准确的驱动关节转动要求的角度，实现了记忆合金和电机的完美结合，能够增大驱动功率，节约空间。

附图说明

图1为本发明的正视图；

图2为本发明的等轴测图。

具体实施方式

图1为本发明的正视图；图2为本发明的等轴测图，如图所示：本实施例的复合驱动仿生肘关节，包括复合动力源、关节壳体和用于驱动关节运动的驱动部分；所述复合动力源包括记忆合金丝1和电机2；所述驱动部分包括丝杠3和滑块4，所述丝杠3由电机2驱动转动，所述记忆合金丝1连接于滑块4与关节壳体之间用于沿丝杠3轴向为滑块4提供力的作用；滑块4与丝杠3连接形成丝杠螺母副，在模仿肘关节的转动与伸屈运动中，利用记忆合 金相变产生的力抵消关节运动时所需要的大部分力，同时利用丝杠3的自锁特性，使得关节只有在电机2的驱动下才能动作，实现电机2的小驱动力带动大负载的功能，记忆合金丝1共有两个，两记忆合金丝1沿丝杠3轴向分列于滑块4两侧，两记忆合金丝1的一端均固定于滑块4，另一端分别通过连接块5固定于内壳体的内壁，记忆合金丝1通电后产生应变使得一端发生拉伸，为滑块4提供力的作用，具体为弹力，使滑块4有移动的趋势，但是由于丝杠3的自锁特性，滑块4无法移动同样丝杠3也不能发生转动，因此关节不能够动作；所述电机2根据所需转动相应的角度，带动丝杠3旋转、滑块4滑移相应的距离，由于之前滑块4受到一定的拉力，因此电机2只需要很小的转矩便可以驱动丝杠3转动；电机2通过支撑块6固定在关节壳体内壁，电机2的输出轴与丝杠3通过圆柱齿轮副传动连接。