[发明专利]一种紧凑牢固的多自由度仿生关节及其制造方法

权利要求书

1.一种紧凑牢固的多自由度仿生关节，其特征在于：包括第一关节件(1)、第二关节件(2)、X向连接纤维(3)和Y向连接纤维(4)；所述第一关节件(1)端部为第一曲面(11)，所述第二关节件(2)端部为与所述第一曲面(11)相适配的第二曲面(21)；所述第一曲面(11)侧面开设有X向第一安装孔(12)和Y向第一安装孔(13)，且X向第一安装孔(12)和Y向第一安装孔(13)相互垂直，所述第二曲面(21)侧面边沿分别开设有与所述X向第一安装孔(12)和所述Y向第一安装孔(13)相适配的X向第二安装孔(23)和Y向第二安装孔(22)，所述X向连接纤维(3)两端分别安装在所述X向第一安装孔(12)和X向第二安装孔(23)内，以实现所述第二关节件(2)在Y平面内转动；所述Y向连接纤维(4)两端分别安装在所述Y向第一安装孔(13)和Y向第二安装孔(22)内，以实现所述第二关节件(2)在X平面内转动。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑牢固的多自由度仿生关节，其特征在于：所述第一曲面(11)和第二曲面(21)为相适配的鞍状面，所述X向第一安装孔(12)和Y向第二安装孔(22)分别开设在所述第一曲面(11)和第二曲面(21)的轴心处，所述Y向第一安装孔(13)和X向第二安装孔(23)分别开设在所述第一曲面(11)和第二曲面(21)的边沿。

3.根据权利要求1所述的一种紧凑牢固的多自由度仿生关节，其特征在于：所述第一曲面(11)和第二曲面(21)为相适配的凸球面和凹球面，且所述第二关节件(2)侧面分别连接有X向驱动绳(61)和Y向驱动绳(62)，第二关节件(2)周向连接有旋转驱动绳(63)。

4.上述的紧凑牢固的多自由度仿生关节，其中，所述X向连接纤维(3)和Y向连接纤维(4)由高拉伸模量抗张纤维、低拉伸模量弹性纤维中的一种或多种制成。

5.根据权利要求1所述的一种紧凑牢固的多自由度仿生关节，其特征在于：还包括限位纤维(7)；所述限位纤维(7)一端连接在所述第一曲面(11)偏心位置，另一端连接在所述第二曲面(21)边沿。

6.根据权利要求1所述的一种紧凑牢固的多自由度仿生关节，其特征在于：所述第一曲面(11)和第二曲面(21)表面采用覆膜、嵌件或涂覆润滑剂中的一种润滑处理。

7.根据权利要求1所述的一种紧凑牢固的多自由度仿生关节，其特征在于：所述X向连接纤维(3)和Y向连接纤维(4)两端采用表面处理，以增加端部的摩擦系数，且X向连接纤维(3)和Y向连接纤维(4)端部分散成纤维丝并嵌入关节件。

8.一种利用权利要求1-7任一项所述的紧凑牢固的多自由度仿生关节的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，先在第一关节件(1)和第二关节件(2)上打X向第一安装孔(12)、Y向第一安装孔(13)、X向第二安装孔(23)和Y向第二安装孔(22)，然后将所述X向连接纤维(3)和Y向连接纤维(4)分别安装在第一关节件(1)和第二关节件(2)对应的安装孔内；

步骤2，再于所述第一关节件(1)和第二关节件(2)侧面分别安装X向驱动绳(61)、Y向驱动绳(62)和旋转驱动绳(63)，形成所述仿生关节。

9.根据权利要求8所述的紧凑牢固的多自由度仿生关节的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中，先在所述第一关节件(1)曲面部分和第二关节件(2)曲面部分堆叠，将所述X向连接纤维(3)和Y向连接纤维(4)包绕在堆叠组件上，然后连接第一关节件(1)和第二关节件(2)的剩余部分(19)，形成所述仿生关节。

10.根据权利要求8所述的紧凑牢固的多自由度仿生关节的制造方法，其特征在于：所述步骤(1)中将所述X向连接纤维(3)、Y向连接纤维(4)和限位纤维(7)制成预制件，再置于注塑机内与所述第一关节件(1)和第二关节件(2)材料快速成型，形成所述仿生关节。