[实用新型]四驱动气动单向弯曲关节

说明书

本实用新型提供一种四驱动气动单向弯曲关节，涉及气动机器人技术领域。该四驱动气动单向弯曲关节，包括上端盖、下端盖、气动人工肌肉、约束环、钢板弹簧、快插接头，约束环轴向密排成柱状结构，柱状结构内部留有钢板弹簧安装孔和四根人工肌肉安装孔。所述人工肌肉是内部为硅胶管，硅胶管外部嵌套约束环，硅胶管两端分别由上堵头和下堵头连接成密闭腔体，上堵头留有螺纹孔，下堵头设有螺纹孔和流体入口；上、下堵头通过螺栓固定连接在上、下端盖上；钢板弹簧两端分别与上、下端盖固定连接；快插接头安装在下端盖与下堵头螺纹连接。该关节由四根人工肌肉并联，可实现单方向弯曲，具有弯曲力矩大的优点，可用作仿生机械手关节。

技术领域

本实用新型涉及气动机器人领域，具体为四驱动气动单向弯曲关节。

背景技术

近年来，随着人口老龄化趋势加快以及医疗、教育需求的持续旺盛，对服务机器人的需求迎来了爆发式增长；机器人柔性驱动技术是美国国家科学基金会规划的未来十年机器人发展路线之一，赋予机器人内生安全性、强化态势感知，并增强人机互动能力的基础；柔性关节驱动技术刚刚应用在服务机器人领域；作为机器人的新型领域，其关节的通用性和适用性较差，无法满足需求；传统机器人关节通常都为硬关节，关节本体柔性和驱动柔性较差、质量重，无法适应非结构化环境；故需要开发一款结构紧凑、驱动力大、柔性好的关节，作为机械手的末端执行关节，实现对不同形状物品的抓取，并且具有一定缓冲能力避免在人机交互过程中对人体产生伤害。

发明内容

本实用新型提供一种可用于机械手末端执行器的四驱动气动单向弯曲关节，可根据抓取物规格实现单向弯曲且弯曲角度可控；本实用新型四驱动气动单向弯曲关节，由上端盖、下端盖、气动人工肌肉、约束环、钢板弹簧和快插接头组成；所述人工肌肉是内部为硅胶管，硅胶管两端分别由上堵头和下堵头连接成密闭腔体；所述上堵头和下堵头的圆柱面留有螺纹孔，分别用螺栓与上端盖、下端盖固定连接，下堵头开有进气通孔，且留有螺纹；所述上端盖、下端盖均为四瓣状结构，内部留有四个圆柱状空腔和一个矩形空腔，侧面分别留有钢板弹簧安装孔和堵头安装孔；所述约束环由独立约束片轴向阵列排布而成，约束环上留有四个与轴线平行的圆柱状空腔和一个矩形空腔；所述四个圆柱状空腔安置四根人工肌肉，矩形空腔安置钢板弹簧，弹簧钢板通过螺栓安装在上、下端盖侧面上；所述人工肌肉分别安装快插接头，快插接头与下端盖连接，通过螺纹固定在下堵头上；所述四根人工肌肉充入压缩流体，当充入的流体压力增加，约束环限制硅胶管径向膨胀，硅胶管带动上端盖轴向伸长，由于弹簧钢板不能产生轴向伸长，约束上端盖一侧伸长，产生向钢板弹簧一侧弯曲，关节弯曲角度与充入流体压力有关；当充入的流体压力减小，硅胶管恢复，关节在硅胶管的弹性下恢复原状；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该四驱动气动单向弯曲关节由四根人工肌肉驱动，驱动力大；该四驱动气动单向弯曲关节通过将人工肌肉嵌套在约束环中，结构更为紧凑，驱动灵活；该四驱动气动单向弯曲关节控制较为简单，可以使用一个比例阀和四个换向阀进行控制；该四驱动气动单向弯曲关节由众多约束片轴向阵排布而成，在弯曲过程中每一片约束片都可实现转动，具有较好的结构柔性和运动柔性，在作为机械手的末端装置时，可适应不相同形状的抓取物。

附图说明

图1为本实用新型的爆炸示意图；

图2为本实用新型的轴侧示意图；

图3为本实用新型的剖视图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实例对本发明作进一步地详细描述。

本实用新型提供一种四驱动气动单向弯曲关节，由上端盖1、上紧固螺栓2、上堵头3、硅胶管4、下堵头5、约束环6、钢板弹簧上紧固螺栓7、钢板弹簧8、钢板弹簧下紧固螺栓9、下端盖10、下紧固螺栓 11、快插接头12组成；约束环6轴向串联密排成柱状结构，柱状结构中间并联设置四根硅胶管4和一根钢板弹簧8；硅胶管4上下两端分别由上堵头3和下堵头5连接构成密封腔体，上堵头3和下堵头5分别通过上紧固螺栓2和下紧固螺栓11与上端盖1、下端盖10固定连接；钢板弹簧8上下两端由钢板弹簧上紧固螺栓7、钢板弹簧下紧固螺栓9固定连接在上端盖1和下端盖10上；快插接头12安装在下端盖10上与下堵头5螺纹连接。