一种柔性关节及机器人转让专利
申请号 : CN202111598271.8
文献号 : CN113977627B
文献日 : 2022-03-08
发明人 : 谢雄敦 , 江德智 , 温志庆
申请人 : 季华实验室
摘要 :
权利要求 :
1.一种柔性关节,包括动力部件(100)、使用第一张拉部件(200)连接的固定端(300)和活动端(400),其特征在于,还包括:
芯轴(500),所述芯轴(500)与所述固定端(300)之间通过闭环的第二张拉部件(600)连接,所述芯轴(500)与所述活动端(400)之间通过另一个闭环的第二张拉部件(600)连接,所述动力部件(100)驱动所述固定端(300)与所述活动端(400)之间的所述第一张拉部件(200),进而使所述活动端(400)动作。
2.根据权利要求1所述的一种柔性关节,其特征在于,所述芯轴(500)上设有第一滑轮组(510)以及第二滑轮组(520),所述固定端(300)上设有第三滑轮组(310),所述活动端(400)上设有第四滑轮组(410),闭环的所述第二张拉部件(600)缠绕在所述第一滑轮组(510)与所述第三滑轮组(310)上,另一个闭环的所述第二张拉部件(600)缠绕在所述第二滑轮组(520)与所述第四滑轮组(410)上。
3.根据权利要求2所述的一种柔性关节,其特征在于,所述第一滑轮组(510)以及所述第二滑轮组(520)铰接设置在所述芯轴(500)上,所述第三滑轮组(310)铰接设置在所述固定端(300)上,所述第四滑轮组(410)铰接设置在所述活动端(400)上。
4.根据权利要求3所述的一种柔性关节,其特征在于,所述芯轴(500)的两端均设置有连接杆(530),两端的所述连接杆(530)呈对称设置,位于两端的所述连接杆(530)呈向内收拢状,所述第一滑轮组(510)与所述第二滑轮组(520)分别对应设置在两端的所述连接杆(530)上。
5.根据权利要求4所述的一种柔性关节,其特征在于,每一端的所述连接杆(530)沿所述芯轴(500)的周向均匀设置有四个,所述第一滑轮组(510)对应包括四个第一滚轮(511),所述第二滑轮组(520)对应包括四个第二滚轮(521),所述第三滑轮组(310)对应包括四个第三滚轮(311),所述第四滑轮组(410)对应包括四个第四滚轮(411),闭环的所述第二张拉部件(600)交替缠绕在所述第一滚轮(511)与所述第三滚轮(311)上,另一个闭环的所述第二张拉部件(600)交替缠绕在所述第二滚轮(521)与所述第四滚轮(411)上。
6.根据权利要求5所述的一种柔性关节,其特征在于,所述第三滑轮组(310)还包括与所述第三滚轮(311)一一对应设置的第五滚轮(312),所述第四滑轮组(410)还包括与所述第四滚轮(411)一一对应设置的第六滚轮(412),所述第五滚轮(312)与所述第六滚轮(412)之间连接有所述第一张拉部件(200),且所述第一张拉部件(200)对应连接在所述动力部件(100)上。
7.根据权利要求6所述的一种柔性关节,其特征在于,所述动力部件(100)至少包括第一电机(110)以及第二电机(120),所述第一电机(110)与所述第二电机(120)均卷绕有所述第一张拉部件(200),所述第一电机(110)上的所述第一张拉部件(200)连接至两个相对方向上的所述第五滚轮(312)上,所述第二电机(120)上的所述第一张拉部件(200)连接至另外两个相对方向上的所述第五滚轮(312)上。
8.根据权利要求6所述的一种柔性关节,其特征在于,所述动力部件(100)与所述第五滚轮(312)之间还设置有转向滚轮(700)。
9.根据权利要求6所述的一种柔性关节,其特征在于,所述第三滑轮组(310)还包括转动设置在所述固定端(300)的第一转动支架(320),所述第三滚轮(311)与所述第五滚轮(312)均设置在所述第一转动支架(320)上,所述第四滑轮组(410)还包括转动设置在所述活动端(400)的第二转动支架(420),所述第四滚轮(411)与所述第六滚轮(412)均设置在所述第二转动支架(420)上。
10.一种机器人,其特征在于,所述机器人上设置有如权利要求1至9任一项所述的柔性关节。
说明书 :
一种柔性关节及机器人
技术领域
背景技术
好的抗冲击能力,很难满足实际使用要求。
发明内容
活动端之间的所述第一张拉部件,进而使所述活动端动作。
通过闭环的第二张拉部件进行连接,由于第二张拉部件为闭环结构,并且作为芯轴与固定
端、芯轴与活动端之间的连接件,在活动端受到第一张拉部件的牵引时,第二张拉部件可以
在形状变化过程中始终能找到能量最低的状态,并保持各部分的张力一致,进而保持平衡
状态,因此具有抗冲击性能强的特点,并且可以保持良好的柔顺性。
第一滑轮组与所述第三滑轮组上,另一个闭环的所述第二张拉部件缠绕在所述第二滑轮组
与所述第四滑轮组上。
上。
应设置在两端的所述连接杆上。
三滑轮组对应包括四个第三滚轮,所述第四滑轮组对应包括四个第四滚轮,闭环的所述第
二张拉部件交替缠绕在所述第一滚轮与所述第三滚轮上,另一个闭环的所述第二张拉部件
交替缠绕在所述第二滚轮与所述第四滚轮上。
轮与所述第六滚轮之间连接有所述第一张拉部件,且所述第一张拉部件对应连接在所述动
力部件上。
接至两个相对方向上的所述第五滚轮上,所述第二电机上的所述第一张拉部件连接至另外
两个相对方向上的所述第五滚轮上。
包括转动设置在所述活动端的第二转动支架,所述第四滚轮与所述第六滚轮均设置在所述
第二转动支架上。
过闭环的第二张拉部件进行连接,与活动端之间通过闭环的第二张拉部件进行连接,由于
第二张拉部件为闭环结构,并且作为芯轴与固定端、芯轴与活动端之间的连接件,在活动端
受到第一张拉部件的牵引时,第二张拉部件可以在形状变化过程中始终能找到能量最低的
状态,并保持各部分的张力一致,进而保持平衡状态,因此具有抗冲击性能强的特点,并且
可以保持良好的柔顺性。
利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
一转动支架;311、第三滚轮;312、第五滚轮;410、第四滑轮组;420、第二转动支架;411、第四
滚轮;412、第六滚轮;510、第一滑轮组;520、第二滑轮组;530、连接杆;511、第一滚轮;521、
第二滚轮。
具体实施方式
述和示出的本申请的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此,以下对在附图中提
供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围,而是仅仅表示本
申请的选定实施例。基于本申请的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提
下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
描述中,术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
接,芯轴500与活动端400之间通过另一个闭环的第二张拉部件600连接,动力部件100驱动
固定端300与活动端400之间的第一张拉部件200,进而使活动端400动作。
张拉整体结构。
过闭环的第二张拉部件600进行连接,与活动端400之间通过闭环的第二张拉部件600进行
连接,即,通过第一张拉部件200以及第二张拉部件600实现固定端300与活动端400的柔性
连接,因此具有良好的抗冲击性能。在此基础上,第二张拉部件600为闭环结构,并且作为芯
轴500与固定端300、芯轴500与活动端400之间的连接件,在活动端400受到第一张拉部件
200的牵引时,第二张拉部件600可以在形状变化过程中始终能找到能量最低的状态,并保
持各部分的张力一致,进而保持平衡状态,因此具有抗冲击性能强的特点,并且可以保持良
好的柔顺性。
环的第二张拉部件600缠绕在第一滑轮组510与第三滑轮组310上,另一个闭环的第二张拉
部件600缠绕在第二滑轮组520与第四滑轮组410上。
一滑轮组510和第三滑轮组310中、第二滑轮组520和第四滑轮组410中较为顺滑的滑动,进
而使第二张拉部件600各处的张力保持一致,并且能量处于最低点的状态,使其具有更强的
抗冲击能力,通过上述滑轮组的设置可以有利于第二张拉部件600内部张力的传导,使各部
分张力保持一致,如果第二张拉部件600各部分的张力不一致,则会导致张拉大的部分更容
易发生磨损断裂。
上。
活动端400需要朝向各个方向进行摆动,在活动端400发生摆动的过程中,受到第四滑轮组
410以及第二张拉部件600的牵扯,芯轴500上的第一滑轮组510、第二滑轮组520也会受到相
应的影响,将第一滑轮组510、第二滑轮组520、第三滑轮组310以及第四滑轮组410设置成可
以进行摆动,便可以适应性的跟随活动端400进行动作,一方面,可以使活动端400在动作时
受到的阻碍更小,使其动作更加顺畅,可以确保其运动精度。另一方面,第一滑轮组510、第
二滑轮组520、第三滑轮组310以及第四滑轮组410可以在活动端400动作时做出相应的摆动
位置调整,可以使第二张拉部件600自适应的调整位置以及角度,保证不会脱轨,因此具有
良好的工作稳定性。
轮组520分别对应设置在两端的连接杆530上。
端400之间存在有相互的拉扯力,这个拉扯力会作用在芯轴500上,即固定端300与活动端
400分别通过第三滑轮组310以及第四滑轮组410拉扯第二张拉部件600,位于芯轴500两端
的第二张拉部件600分别对第一滑轮组510以及第二滑轮组520产生拉扯效果,该拉扯力会
对芯轴500、连接杆530、第一滑轮组510以及第二滑轮组520产生倾覆力矩,由于芯轴500的
两端均受到这样的作用,芯轴500的中点即为支点,因此将两端的连接杆530设置为呈向内
收拢的状态,可以缩短倾覆力矩的力臂,进而减少倾覆力矩。
521,第三滑轮组310对应包括四个第三滚轮311,第四滑轮组410对应包括四个第四滚轮
411,闭环的第二张拉部件600交替缠绕在第一滚轮511与第三滚轮311上,另一个闭环的第
二张拉部件600交替缠绕在第二滚轮521与第四滚轮411上。
内收拢状,具有倾斜的方向,因此每个连接杆530均为不同的方向,即八个连接杆530对应有
八个方向。
部件600的作用,具有倾斜方向,因此每个第三滚轮311与第四滚轮411均为不同的方向,并
且,从平面上看,第三滚轮311与第一滚轮511相互交错,第四滚轮411与第二滚轮521相互交
错。
的配合活动端400进行动作。
滚轮412,第五滚轮312与第六滚轮412之间连接有第一张拉部件200,且第一张拉部件200对
应连接在动力部件100上。
100驱动第一张拉部件200使活动端400动作时,活动端400可以在各个方向进行摆动,由于
第五滚轮312与第六滚轮412均可以进行摆动,因此第一张拉部件200可以跟随第五滚轮312
以及第六滚轮412进行位置以及角度的调整,可以适应性的跟随活动端400进行动作,一方
面,可以使活动端400在动作时受到的阻碍更小,使其动作更加顺畅,可以确保其运动精度。
另一方面,保证第一张拉部件200不会脱轨,因此具有良好的工作稳定性。
部件200连接至两个相对方向上的第五滚轮312上,第二电机120上的第一张拉部件200连接
至另外两个相对方向上的第五滚轮312上。
动作的两个方向与第二电机120控制活动端400动作的两个方向相垂直,因此,在第一电机
110与第二电机120的配合下可以实现活动端400的万向转动。
本申请通过上述技术方案,只需要第一电机110和第二电机120即可实现活动端400的万向
转动,不仅降低了制造成本,更关键的是可以减轻重量,对于机器人的小型化具有重要意
义。
减小控制活动端400动作时的阻碍,使活动端400的动作更加顺畅,保证活动端400的运动精
度。
行调整,也可以另外设置专门的张力调节机构来调节张力,第一张拉部件200部件的张力越
高,整体就越紧凑,其刚度也就越高。
410还包括转动设置在活动端400的第二转动支架420,第四滚轮411与第六滚轮412均设置
在第二转动支架420上。
同步摆动,第四滚轮411与第六滚轮412保持同步转动,动力部件100通过驱动第一张拉部件
200,进而牵引第五滚轮312以及第六滚轮412来使活动端400进行动作,当第五滚轮312与第
六滚轮412发生摆动后,直接带动第三滚轮311与第四滚轮411动作,使整体的动作更加顺
滑,减少活动端400在动作时受到的阻碍,降低动作延时,提高运动精度。
通过第一电机110的转动圈数或角度可以使活动端400向一侧弯曲,如图3所示,其中图3至
图5未示意第一张拉部件200以及第二张拉部件600,图4为图3状态下的俯视示意图,由于固
定端300与活动端400受到的力对称的,因此,固定端300与活动端400相对于芯轴500位置和
角度保持对称,如图3和图4所示,活动端400被驱动至极限位置时,其中一个方向上第二转
动支架420与第一转动支架320之间的距离最近,芯轴500距离该方向上的第二转动支架420
和第一转动支架320的位置最远,此时第二张拉部件600由于其闭环结构,处于对称状态,保
持各处张力一致,具体如图4所示。
件600由于其闭环结构,处于对称状态,保持各处张力一致。
张拉部件600张力平衡下,始终会使第二张拉部件600保持能量最低的状态。
任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本申请的保护范围之内。