单气动人工肌肉混合驱动关节.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108247674A(43)申请公布日2018.07.06(21)申请号201810287375.9(22)申请日2018.03.30(71)申请人天津理工大学地址300384天津市南开区红旗南路延长线天津理工大学主校区(72)发明人刘振忠刘高领王巨涛(74)专利代理机构天津才智专利商标代理有限公司12108代理人王梦(51)Int.Cl.B25J17/02(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称单气动人工肌肉混合驱动关节(57)摘要本发明公开了一种单气动人工肌肉混合驱动关节，包括由气动人工肌肉和半直齿轮构成的气动人工肌肉驱动机构，由伺服电机和安装在所述伺服电机输出轴上的半伞齿轮构成的伺服电机驱动机构，以及由转动轴、与所述半直齿轮啮合的直齿轮和与所述半伞齿轮啮合的伞齿轮构成动力输出机构，气动人工肌肉和伺服电机分别通过半直齿轮与直齿轮之间以及半伞齿轮与小伞齿轮之间的啮合传动将驱动力同时传输到转动轴，从而通过转动轴的转动输出端输出相应的动作；该将气动人工肌肉材料轻质、载荷大、柔性好等优势与伺服电机的精度高、动作响应快等优势进行融合，实现在驱动的过程中二者以相互补偿的方式做出精确的柔顺控制。CN108247674ACN108247674A权利要求书1/1页1.一种单气动人工肌肉混合驱动关节，其特征在于，包括设置在一支架组件内的气动人工肌肉驱动机构、伺服电机驱动机构和动力输出机构；其中，所述支架组件包括外固定架(1)、位于所述外固定架(1)内侧的内固定架(2)以及设置在所述内固定架(2)内侧的L形连接架(9)；所述气动人工肌肉驱动机构包括气动人工肌肉(3)和半直齿轮(13)；所述气动人工肌肉(3)和所述半直齿轮(13)水平设置在所述L形连接架的下侧和上侧；所述气动人工肌肉(3)的充放气端和伸缩端分别固定在所述内固定架(2)的侧板上和所述L形连接架(9)的竖板上；所述半直齿轮(13)分别与所述内固定架(2)和所述L形连接架(9)的横板转动连接；所述伺服电机驱动机构包括固定在所述内固定架(2)上的伺服电机(6)和安装在所述伺服电机(6)输出轴上的半伞齿轮(14)；所述动力输出机构包括转动轴(10)、与所述半直齿轮(13)啮合的直齿轮(7)，以及与所述半伞齿轮(14)啮合的伞齿轮(12)；所述直齿轮(7)和所述伞齿轮(12)分别固定在所述转动轴(10)的两端，所述转动轴(10)竖直设置且两端与所述外固定架(1)转动连接。2.根据权利要求1所述的单气动人工肌肉混合驱动关节，其特征在于，所述内固定架(2)的侧板上和所述L形连接架(9)的竖板上各开设有一径向通孔；所述气动人工肌肉(3)的充放气端插装在所述内固定架(2)侧板上的径向通孔内并通过穿装在所述充放气端的且位于所述内固定架(2)侧板两侧的内螺母(5)和外螺母(4)固定在所述内固定架(2)上；所述气动人工肌肉(3)的伸缩端插装在所述L形连接架(9)竖板上的径向通孔内并通过穿装在所述伸缩端的且位于所述L形连接架(9)竖板两侧的内螺母(5)和外螺母(4)固定在所述L形连接架(9)上。3.根据权利要求1所述的单气动人工肌肉混合驱动关节，其特征在于，在所述半直齿轮(13)和所述内固定架(2)上各开设有一个内设有滚动轴承的轴向通孔，使所述半直齿轮(13)和所述内固定架(2)之间通过插装在两个滚动轴承内的销轴形成转动连接；在所述半直齿轮(13)和所述L形连接架(9)的横板上各开设有一个内设有滚动轴承的轴向通孔，使所述半直齿轮(13)和所述L形连接架(9)的横板之间通过插装在两个滚动轴承内的销轴形成转动连接。4.根据权利要求1所述的单气动人工肌肉混合驱动关节，其特征在于，所述转动轴(10)竖直设置且，在所述外固定架(1)的顶板和底板上各开设有一个内设有滚动轴承的轴向通孔，使所述转动轴(10)通过将两端端部分别插装在两个滚动轴承内与所述外固定架(1)形成转动连接。5.根据权利要求3或4所述的单气动人工肌肉混合驱动关节，其特征在于，所述滚动轴承采用塑料自润滑轴承。6.根据权利要求1所述的单气动人工肌肉混合驱动关节，其特征在于，所述动力输出机构还包括动作输出轴(8)；所述动作输出轴(8)两端设有内径与所述转动轴(10)外径相适应的弧形凹槽，使所述动作输出轴(8)的端部能够可拆卸设置在所述转动轴(10)的侧壁上。2CN108247674A说明书1/3页单气动人工肌肉混合驱动关节技术领域[0001]本发明涉及仿生机器人技术领域，特别涉及一种单气动人工肌肉混合驱动关节。背景技术[0002]二十一世纪人类将进入老龄化社会，发展“仿生机器人”不仅能够弥补年轻劳动力的严重不足，解决老龄化社会的家庭服务和医疗等社会问题，同