[go: up one dir, main page]

CN108340400B - 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节 - Google Patents

一种柔性驱动型双向旋转机器人关节 Download PDF

Info

Publication number
CN108340400B
CN108340400B CN201810144540.5A CN201810144540A CN108340400B CN 108340400 B CN108340400 B CN 108340400B CN 201810144540 A CN201810144540 A CN 201810144540A CN 108340400 B CN108340400 B CN 108340400B
Authority
CN
China
Prior art keywords
winding
rotating shaft
artificial
stator
flexible
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201810144540.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108340400A (zh
Inventor
刘英想
唐心田
陈维山
刘军考
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Harbin Institute of Technology Shenzhen
Original Assignee
Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin Institute of Technology Shenzhen filed Critical Harbin Institute of Technology Shenzhen
Priority to CN201810144540.5A priority Critical patent/CN108340400B/zh
Publication of CN108340400A publication Critical patent/CN108340400A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108340400B publication Critical patent/CN108340400B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J17/00—Joints
    • B25J17/02—Wrist joints
    • B25J17/0208—Compliance devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，涉及柔性驱动器技术领域。它解决了现有柔性驱动器不能产生旋转运动的问题。本发明的柔性旋转驱动器包括绕线槽轮、2根人工肌肉、转轴和定子；所述2根人工肌肉按相反方向缠绕在绕线槽轮上，每根所述人工肌肉一端固定在绕线槽轮上，另一端固定在定子上，所述绕线槽轮安装在转轴上且与转轴固定连接，所述转轴安装在定子上的安装孔内且与定子转动连接。本发明通过将纤维卷绕型人工肌肉与旋转机构结合，实现了柔性旋转驱动器；与传统柔性驱动器相比，本发明可产生旋转运动；与传统刚性旋转驱动器相比，本发明结构简单、体积小、重量轻、功率密度高、输出柔性大，可用于柔性机器人的驱动。

Description

一种柔性驱动型双向旋转机器人关节
技术领域
本发明涉及一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，属于柔性驱动器技术领域。
背景技术
柔性驱动器一直以来都是机器人领域的重要分支，由于传统刚性驱动器体积、重量大，动作刚度高，在一些应用上存在某些局限性。柔性驱动器具有灵活性高、容易变形等特点，易于布置在柔性机器人或狭小的结构中，又因其具有很强的动作柔顺性，易于实现机器人、环境和人的安全交互，具有广阔的应用前景。
目前常见的柔性驱动器包括电活性聚合物、形状记忆合金、离子聚合物金属复合材料等。这些柔性驱动器价格昂贵，输出力与位移有限且只能输出直线或弯曲变形，不能产生旋转运动，难以满足柔性机器人的需求。
发明内容
本发明为了解决现有柔性驱动器不能产生旋转运动的问题，提出了一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，所采取的技术方案如下：
一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，包括绕线槽轮1、2根人工肌肉2、转轴3和定子4；所述2根人工肌肉2按相反方向缠绕在绕线槽轮1上，每根所述人工肌肉2一端固定在绕线槽轮1上，另一端固定在定子4上，所述绕线槽轮1安装在转轴3上且与转轴3固定连接，所述转轴3安装在定子4上的安装孔内且与定子4转动连接。
进一步限定，所述绕线槽轮1上开有螺旋状的凹槽。
进一步限定，所述2根人工肌肉2均缠绕在绕线槽轮1的凹槽中。
进一步限定，所述绕线槽轮1表面涂有隔热涂层。
进一步限定，所述2根人工肌肉2均为聚合物纤维和金属丝共同卷绕形成的螺旋结构的条状纤维。
进一步限定，当对人工肌肉2中的金属丝通电，使人工肌肉2温度升高时，所述人工肌肉2长度缩短。
进一步限定，所述2根人工肌肉2的变形独立可控。
进一步限定，所述转轴3在所述定子4的限制下可绕自身轴线做旋转运动而不能沿轴线运动。
进一步限定，所述定子4底部留有安装孔位。
本发明的有益效果：本发明通过将纤维卷绕型人工肌肉与旋转机构结合，实现了柔性旋转驱动，通过增加人工肌肉在绕线槽轮上缠绕的圈数，可实现大角度旋转驱动；与传统柔性驱动器相比，本发明可产生旋转运动；与传统刚性旋转驱动器相比，本发明结构简单、体积小、重量轻、功率密度高、输出柔性大，可用于柔性机器人的驱动。
附图说明
图1是本发明所述有一种柔性驱动型双向旋转机器人关节的结构示意图；
图2是本发明所述人工肌肉在绕线槽轮上缠绕方式示意图；
图3是本发明所述人工肌肉的结构形式及其变形状态示意图；
图4是本发明所述人工肌肉带动绕线槽轮旋转的原理示意图；
图5是本发明所述柔性旋转驱动器旋转运动示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，但本发明不受实施例的限制。
具体实施方式一：结合图1至图5说明本实施方式：
本实施方式提出的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，包括绕线槽轮1、2根人工肌肉2、转轴3和定子4；所述2根人工肌肉2按相反方向缠绕在绕线槽轮1上，每根所述人工肌肉2一端固定在绕线槽轮1上，另一端固定在定子4上，所述绕线槽轮1安装在转轴3上且与转轴3固定连接，所述转轴3安装在定子4上的安装孔内且与定子4转动连接。所述绕线槽轮1上开有螺旋状的凹槽。所述2根人工肌肉2均缠绕在绕线槽轮1的凹槽中。柔性旋转驱动器工作过程中，所述人工肌肉2始终保持在螺旋凹槽内，不会发生混乱缠绕，从而保证柔性旋转驱动器的动作稳定可靠。所述绕线槽轮1表面涂有隔热涂层。所述2根人工肌肉2均为聚合物纤维和金属丝共同卷绕形成的螺旋结构的条状纤维。对其通电后其温度增加且长度收缩，断电后长度恢复原状。当对人工肌肉2中的金属丝通电，使人工肌肉2温度升高时，所述人工肌肉2长度缩短。当对一根人工肌肉2单独通电时，其长度发生收缩，带动绕线槽轮1发生旋转，同时将另一根人工肌肉2拉长。对其断电后，两根人工肌肉2长度恢复原状，绕线槽轮1的角度恢复原状。单独对另一根人工肌肉2通电时，绕线槽轮1反向旋转。所述2根人工肌肉2的变形独立可控。所述转轴3在所述定子4的限制下可绕自身轴线做旋转运动而不能沿轴线运动。所述定子4底部留有安装孔位。绕线槽轮1与转轴3固定连接，绕线槽轮1发生旋转时带动转轴3旋转，实现旋转动作的输出。
本发明所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节的结构不局限与上述各个实施方式所描述的具体结构，还可以是上述各个实施方式所描述的特征的合理组合。

Claims (8)

1.一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：包括绕线槽轮(1)、2根人工肌肉(2)、转轴(3)和定子(4)；所述2根人工肌肉(2)按相反方向缠绕在绕线槽轮(1)上，每根所述人工肌肉(2)一端固定在绕线槽轮(1)上，另一端固定在定子(4)上，所述绕线槽轮(1)安装在转轴(3)上且与转轴(3)固定连接，所述转轴(3)安装在定子(4)上的安装孔内且与定子(4)转动连接，所述绕线槽轮(1)上开有螺旋状的凹槽，所述2根人工肌肉(2)均为聚合物纤维和金属丝共同卷绕形成的螺旋结构的条状纤维，对其通电后其温度增加且长度收缩，断电后长度恢复原状，当对人工肌肉(2)中的金属丝通电，使人工肌肉(2)温度升高时，所述人工肌肉(2)长度缩短，当对一根人工肌肉(2)单独通电时，其长度发生收缩，带动绕线槽轮1发生旋转，同时将另一根人工肌肉(2)拉长，对其断电后，两根人工肌肉(2)长度恢复原状，绕线槽轮(1)的角度恢复原状，单独对另一根人工肌肉(2)通电时，绕线槽轮(1)反向旋转，所述2根人工肌肉(2)的变形独立可控。
2.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：所述2根人工肌肉(2)均缠绕在绕线槽轮(1)的凹槽中。
3.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：所述绕线槽轮(1)表面涂有隔热涂层。
4.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：所述2根人工肌肉(2)均为聚合物纤维和金属丝共同卷绕形成的螺旋结构的条状纤维。
5.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：当对人工肌肉(2)中的金属丝通电，使人工肌肉(2)温度升高时，所述人工肌肉(2)长度缩短。
6.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：所述2根人工肌肉(2)的变形独立可控。
7.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：所述转轴(3)在所述定子(4)的限制下可绕自身轴线做旋转运动而不能沿轴线运动。
8.根据权利要求1所述的一种柔性驱动型双向旋转机器人关节，其特征在于：所述定子(4)底部留有安装孔位。
CN201810144540.5A 2018-02-12 2018-02-12 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节 Expired - Fee Related CN108340400B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810144540.5A CN108340400B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810144540.5A CN108340400B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108340400A CN108340400A (zh) 2018-07-31
CN108340400B true CN108340400B (zh) 2021-03-30

Family

ID=62959325

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810144540.5A Expired - Fee Related CN108340400B (zh) 2018-02-12 2018-02-12 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108340400B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112792804B (zh) * 2021-01-06 2022-06-21 江苏大学 一种螺旋卷绕型聚合物人工肌肉的软体机器人
CN113386160B (zh) * 2021-06-29 2024-11-15 大连大华中天科技有限公司 一种刚软耦合欠驱动灵巧手装置
CN113771022B (zh) * 2021-09-24 2023-12-12 天津大学 一种基于柔性异形管编织方式的自传感气动人工肌肉

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005195998A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd レンズ駆動装置
KR20110125514A (ko) * 2010-05-13 2011-11-21 서울대학교산학협력단 형상기억합금 이중 스프링 및 이를 구비한 형상기억합금 액츄에이터
CN102962850A (zh) * 2012-11-05 2013-03-13 南京航空航天大学 形状记忆合金丝驱动的柔性机械臂机构及其柔性机械臂
CN103647369A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 北京航空航天大学 一种变螺旋形状记忆合金旋转电机
CN203804999U (zh) * 2014-03-20 2014-09-03 西北工业大学 形状记忆合金弹簧驱动的柔性机械臂
CN104769834A (zh) * 2012-08-01 2015-07-08 德克萨斯州大学系统董事会 卷曲和非卷曲加捻纳米纤维纱线及聚合物纤维扭转和拉伸驱动器
CN105082129A (zh) * 2015-09-06 2015-11-25 黑龙江科技大学 一种机械臂
CN107304753A (zh) * 2016-04-22 2017-10-31 彩虹量子有限公司 使用形状记忆合金制成的旋转促动器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005195998A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd レンズ駆動装置
KR20110125514A (ko) * 2010-05-13 2011-11-21 서울대학교산학협력단 형상기억합금 이중 스프링 및 이를 구비한 형상기억합금 액츄에이터
CN104769834A (zh) * 2012-08-01 2015-07-08 德克萨斯州大学系统董事会 卷曲和非卷曲加捻纳米纤维纱线及聚合物纤维扭转和拉伸驱动器
CN102962850A (zh) * 2012-11-05 2013-03-13 南京航空航天大学 形状记忆合金丝驱动的柔性机械臂机构及其柔性机械臂
CN103647369A (zh) * 2013-12-24 2014-03-19 北京航空航天大学 一种变螺旋形状记忆合金旋转电机
CN203804999U (zh) * 2014-03-20 2014-09-03 西北工业大学 形状记忆合金弹簧驱动的柔性机械臂
CN105082129A (zh) * 2015-09-06 2015-11-25 黑龙江科技大学 一种机械臂
CN107304753A (zh) * 2016-04-22 2017-10-31 彩虹量子有限公司 使用形状记忆合金制成的旋转促动器

Also Published As

Publication number Publication date
CN108340400A (zh) 2018-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108340400B (zh) 一种柔性驱动型双向旋转机器人关节
CN110757441B (zh) 一种多关节联合运动的柔性机械臂驱动装置
CN105479454B (zh) 一种基于同步带传动的多自由度机械手
CN102615652A (zh) 基于双电磁离合器的二自由度机器人关节
CN209364654U (zh) 一种高集成度高性能机器人关节单元
CN202622804U (zh) 一种助残/助老用绳驱动机械臂
CN218024785U (zh) 一种减速收线装置
CN108297125A (zh) 一种纤维交叉编织的柔性旋转关节
CN113894841B (zh) 一种运动平顺的轻量化仿人机械手臂
CN104953786A (zh) 基于铰链四杆机构的超磁致伸缩步进电机
CN209533381U (zh) 一种微型机械臂
CN110835007B (zh) 一种电线电缆生产用缠绕装置
CN104184363A (zh) 超磁致伸缩步进电机
CN205704177U (zh) 基于轮系的绳驱动解耦机构
CN209419511U (zh) 可变速变扭矩sma电机
CN105798900A (zh) 基于轮系的绳驱动解耦机构及其解耦方法
CN2133986Y (zh) 顺反电流传动装置
CN223071400U (zh) 手指结构总成、机械手
CN119483101B (zh) 关节执行器及机器人关节
CN111030368B (zh) 一种具有驱动机构的旋转装置及变形方法
CN205745161U (zh) 一种运动轨迹可控制的机构
CN220491727U (zh) 一种长线储存绕制装置
CN222458231U (zh) 一种可改善风阻的飞轮
CN221455978U (zh) 一种人型机器人关节
CN110635620B (zh) 一种线绳驱动的两自由度电磁式俘能器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210330