一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)，在信號(hào)的激勵(lì)下，SMA驅(qū)動(dòng)絲拉動(dòng)移動(dòng)滑塊進(jìn)而帶動(dòng)對(duì)開叉運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)關(guān)節(jié)連接架的轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)連接架以肩端支撐為中心繞垂直平面進(jìn)行擺動(dòng)；在上一個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)位置處，由SMA驅(qū)動(dòng)絲拉動(dòng)移動(dòng)滑塊進(jìn)而拉動(dòng)對(duì)開叉的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)關(guān)節(jié)連接架以關(guān)節(jié)連接架垂直板側(cè)的軸孔為中心繞水平面進(jìn)行擺動(dòng)；在前兩個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)位置處，關(guān)節(jié)連接架上的SMA驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)移動(dòng)滑塊帶動(dòng)對(duì)開叉繞關(guān)節(jié)連接架的外側(cè)軸孔轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)軸向關(guān)節(jié)連接架的沿軸線方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂關(guān)節(jié)的多自由度運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明采用SMA絲可直接實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的直線輸出，改變傳統(tǒng)電機(jī)軸向驅(qū)動(dòng)使用中間機(jī)構(gòu)引起的能耗及噪聲的缺陷。
【專利說明】一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種機(jī)器人，具體地說是機(jī)械臂。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，伴隨工業(yè)文明的進(jìn)步，自動(dòng)化的工業(yè)流水線成為工業(yè)文明的重要象征，在工業(yè)文明的背后，工業(yè)機(jī)械手扮演著越來越重要的角色，現(xiàn)階段，國內(nèi)外相關(guān)學(xué)者對(duì)工業(yè)機(jī)械手進(jìn)行了廣泛深入的理論探索及應(yīng)用研究，并成功地在多方面取得了較為顯著的進(jìn)展。一方面，工業(yè)機(jī)械手可以取代人力勞動(dòng)，提高工業(yè)產(chǎn)值；另一方面，一些微型機(jī)械手在醫(yī)療、機(jī)器人制造領(lǐng)域具有重要應(yīng)用潛能，所以工業(yè)機(jī)械手的研究一直受到各國專家學(xué)者的關(guān)注。當(dāng)前，工業(yè)機(jī)械手的設(shè)計(jì)中普遍采用電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，由于電機(jī)驅(qū)動(dòng)是一種軸向動(dòng)力輸出形式，故需要一種中間機(jī)構(gòu)實(shí)行其動(dòng)力的轉(zhuǎn)化，來實(shí)現(xiàn)軸向力矩的直線輸出，這種設(shè)計(jì)思路增加機(jī)械手的重量，增大了其工作能耗，同時(shí)，不可避免的存在工作噪聲的缺陷，是制約現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)械手發(fā)展的關(guān)鍵問題；形狀記憶金屬(SMA)是一種新型的電制動(dòng)智能材料，在電激勵(lì)下能夠提供較大輸出力，與電機(jī)驅(qū)動(dòng)不同，SMA可以直接實(shí)現(xiàn)力的線性輸出，這種驅(qū)動(dòng)方式去除了中間機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，相對(duì)于電機(jī)傳動(dòng)來說是一種顯著的創(chuàng)新，然而，當(dāng)前利用SMA材料應(yīng)用于機(jī)械手的開發(fā)研究較少，主要集中于微小型器件的研究階段，而且均未涉及機(jī)械手多自由度的開發(fā)。為了拓寬SMA材料的多自由度機(jī)械手領(lǐng)域的應(yīng)用，同時(shí)，克服傳統(tǒng)中間機(jī)構(gòu)傳動(dòng)的直線輸出的局限性，因此，基于SMA智能材料設(shè)計(jì)一種直線驅(qū)動(dòng)、多自由度機(jī)械手結(jié)構(gòu)，具有重要的研究?jī)r(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、綠色的一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0005] 本發(fā)明一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是:包括平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)；平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括肩端支撐、第一驅(qū)動(dòng)單元，第一驅(qū)動(dòng)單元包括SMA驅(qū)動(dòng)絲、對(duì)開叉、關(guān)節(jié)連接架、移動(dòng)滑塊，肩端支撐上安裝滑動(dòng)軸，SMA驅(qū)動(dòng)絲和移動(dòng)滑塊安裝在滑動(dòng)軸上，SMA驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)移動(dòng)滑塊沿滑動(dòng)軸移動(dòng)，對(duì)開叉第一端連接移動(dòng)滑塊，關(guān)節(jié)連接架包括連接端、連接板、支撐板，連接端上設(shè)置前端軸孔、后端軸孔，支撐板安裝在連接端的兩側(cè)，連接板與一側(cè)的支撐板相連，前端軸孔通過第一軸與肩端支撐裝配，后端軸孔通過第二軸與對(duì)開叉第二端裝配；平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括關(guān)節(jié)連接支架、第二驅(qū)動(dòng)單元，第二驅(qū)動(dòng)單元與第一驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)相同，第二驅(qū)動(dòng)單元的滑動(dòng)軸安裝在第一驅(qū)動(dòng)單元的支撐板上，第二驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架的支撐板處設(shè)置凸臺(tái)軸孔，第一驅(qū)動(dòng)單元的連接板上的軸孔通過第三軸與第二驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架的前端軸孔裝配；平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括第三驅(qū)動(dòng)單元，第三驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)域第一驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)相同，第二驅(qū)動(dòng)單元的凸臺(tái)軸孔通過第四軸與第三驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架裝配，第三驅(qū)動(dòng)單元的滑動(dòng)軸安裝在第三驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架上。
[0006]本發(fā)明還可以包括:
[0007]1、所述的對(duì)開叉的兩端為U型叉，對(duì)開叉的中部為直線型，兩端的U型叉通過中部的直線型相連，兩端的U型叉開口方向相反。
[0008]2、平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的滑動(dòng)軸均為四根。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于:本發(fā)明改變傳統(tǒng)電機(jī)軸向驅(qū)動(dòng)使用中間機(jī)構(gòu)引起的能耗及噪聲的缺陷，采用SMA絲可直接實(shí)現(xiàn)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的直線輸出；拓寬SMA材料的多自由度機(jī)械手領(lǐng)域的應(yīng)用，增加其在實(shí)踐應(yīng)用中的使用價(jià)值；采用SMA智能材料，使得機(jī)械關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)具有復(fù)合綠色節(jié)能的設(shè)計(jì)理念；采用了多自由度設(shè)計(jì)，使得機(jī)械手可以滿足各個(gè)空間要求，較傳統(tǒng)機(jī)械手明顯提高其運(yùn)動(dòng)的靈活性；方便安裝與維護(hù)，造價(jià)成本低。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1a是平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I主視圖，圖1b是平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I俯視圖；
[0011]圖2a是對(duì)開叉零件圖a，圖2b是對(duì)開叉零件圖b ；
[0012]圖3a是關(guān)節(jié)連接架零件圖a，圖3b是關(guān)節(jié)連接架零件圖b，圖3c是關(guān)節(jié)連接架零件圖c ;
[0013]圖4a是平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II主視圖，圖4b是平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II俯視圖；
[0014]圖5a是關(guān)節(jié)連接支架零件圖a，圖5b是關(guān)節(jié)連接支架零件圖b，圖5c是關(guān)節(jié)連接支架零件圖c ；
[0015]圖6a是平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III主視圖，圖6b是平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III俯視圖；
[0016]圖7a是軸向關(guān)節(jié)連接架零件圖a，圖7b是軸向關(guān)節(jié)連接架零件圖b，圖7c是軸向關(guān)節(jié)連接架零件圖c ；
[0017]圖8:是多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖9:是多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖舉例對(duì)本發(fā)明做更詳細(xì)地描述:
[0020]結(jié)合圖1?9，本發(fā)明結(jié)構(gòu)主要包括平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)1、平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I1、平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III三部分，通過三部分組合裝配，獲得一種多自由度的機(jī)械臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)。主要通過平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I與平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I1、平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II與平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III相互組合關(guān)系實(shí)現(xiàn)的，即I+I+II組合結(jié)構(gòu)，平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I與平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II通過關(guān)節(jié)連接架12及20裝配連接，平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II與平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III通過關(guān)節(jié)連接架30及37裝配連接；機(jī)械臂端側(cè)利用肩端支撐2作為裝配的始端，肩端支撐2采用4個(gè)螺栓連接有四根滑動(dòng)軸5，其一端連接SMA驅(qū)動(dòng)絲6，另一端連接移動(dòng)滑塊3，移動(dòng)滑塊3中心被四根滑動(dòng)軸5穿過，外側(cè)連接于對(duì)開叉7 —端，對(duì)開叉7 —端連接移動(dòng)滑塊3，另一端連接關(guān)節(jié)連接架12，關(guān)節(jié)連接架12的前端軸孔與肩端支撐2垂直方向的支撐板軸孔通過軸9進(jìn)行裝配，后端則通過軸10裝配連接于對(duì)開叉7的另一端，其垂直于底板的連接板19上軸孔通過軸25與關(guān)節(jié)連接架30的前段軸孔裝配，關(guān)節(jié)連接架12旁側(cè)的兩垂直支撐板18上通過4個(gè)螺栓固定四根滑動(dòng)軸21，端側(cè)處連接SMA驅(qū)動(dòng)絲，另一端連接移動(dòng)滑塊22，移動(dòng)滑塊22中心被四根滑動(dòng)軸21穿過，移動(dòng)滑塊22兩側(cè)裝配于對(duì)開叉23 —端，對(duì)開叉7的另一端通過軸28裝配連接于關(guān)節(jié)連接架30的內(nèi)側(cè)軸孔處，在端側(cè)支撐板處凸臺(tái)軸孔34通過軸32裝配連接于軸向關(guān)節(jié)連接架38，關(guān)節(jié)連接架30的端側(cè)裝配有SMA驅(qū)動(dòng)絲41 一端連接于支撐板上，另一端連接于被四根滑塊軸42貫穿的移動(dòng)滑塊40上，移動(dòng)滑塊40外側(cè)連接對(duì)開叉39的一端，另一端通過軸36裝配連接于軸向關(guān)節(jié)連接架38的內(nèi)側(cè)軸孔。
[0021]在信號(hào)的激勵(lì)下，SMA驅(qū)動(dòng)絲6拉動(dòng)移動(dòng)滑塊3的直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)對(duì)開叉7運(yùn)動(dòng)拉動(dòng)關(guān)節(jié)連接架12的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過傳遞實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)連接架12以肩端支撐2為中心繞垂直平面進(jìn)行擺動(dòng)；在上一個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)位置處，由SMA驅(qū)動(dòng)絲拉動(dòng)移動(dòng)滑塊22直線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而拉動(dòng)對(duì)開叉23的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)關(guān)節(jié)連接架30以關(guān)節(jié)連接架12垂直板側(cè)的軸孔為中心繞水平面進(jìn)行擺動(dòng)；在前兩個(gè)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)位置處，關(guān)節(jié)連接架20上的SMA驅(qū)動(dòng)絲41驅(qū)動(dòng)移動(dòng)滑塊42的直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)對(duì)開叉39繞關(guān)節(jié)連接架37的外側(cè)軸孔轉(zhuǎn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)軸向關(guān)節(jié)連接架38的沿軸線方向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂關(guān)節(jié)的多自由度運(yùn)動(dòng)。
[0022]結(jié)合圖1?3，平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I主要由肩端支撐2、移動(dòng)滑塊3、軸承4與11、滑動(dòng)軸5、SMA驅(qū)動(dòng)絲6、對(duì)開叉7、軸8、9與10、關(guān)節(jié)連接架12、關(guān)節(jié)1、開口銷13、軸孔14及15、對(duì)稱肋板16、螺栓孔17、支撐板18、連接板19組成。圖2中，對(duì)開叉7兩端為U型叉相連接，兩個(gè)U型叉頭各自有一對(duì)連通軸的軸孔，分別移動(dòng)滑塊3內(nèi)側(cè)通過軸8連接；考慮到其連接力的變化且保證裝配剛度，從一端至另一端的寬度依次增加。肩端支撐2為兩個(gè)U型架垂直連接，在前端部分的支撐板上均布4個(gè)螺栓孔17，用于裝配滑動(dòng)軸5，在垂直方向的支撐板上開有一對(duì)軸孔，用于連接關(guān)節(jié)連接架12的一端。圖3中，關(guān)節(jié)連接架12俯視圖為一個(gè)L字形的連接板結(jié)構(gòu)，一端通過底板與平行板及端側(cè)支撐板焊接而成，平行板對(duì)稱開有兩對(duì)軸孔，端側(cè)軸孔開有凸臺(tái)，減小運(yùn)動(dòng)摩擦熱損耗，另一端連接垂直于底板結(jié)構(gòu)垂直的連接板19，板上對(duì)稱開有一對(duì)與關(guān)節(jié)連接架30連接軸孔，其旁側(cè)與兩垂直支撐板18的一端連接，兩板上端對(duì)稱開有4個(gè)螺栓孔17，兩垂直支撐板中間采用對(duì)稱肋板16固定支撐；連接板19的作用是作為后端驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)裝配始端；關(guān)節(jié)連接架12可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)不同運(yùn)動(dòng)方位的力及運(yùn)動(dòng)傳遞。平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I的詳細(xì)配合關(guān)系:肩端支撐2的裝配四根滑動(dòng)軸5，通過四個(gè)螺栓孔17固定于肩端支撐2，多根SMA絲6作為動(dòng)力部件，一端固定在肩端支撐2，另一端通過四根滑動(dòng)軸5穿越移動(dòng)滑塊3相連接，在移動(dòng)滑塊3的外側(cè)，對(duì)開叉7 —端連接移動(dòng)滑塊3，另一端通過兩對(duì)連接軸10與裝配有軸承11及開口銷13的關(guān)節(jié)連接架12相連，裝配有軸承4關(guān)節(jié)連接架12的前端凸臺(tái)軸孔通過一對(duì)連接軸9連接于肩端支撐2上，而連接板19則作為下個(gè)關(guān)節(jié)的連接始端；平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)I的主要作用是將直線驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平面垂直方向的運(yùn)動(dòng)輸出。
[0023]具體工作原理:
[0024]當(dāng)施加電激勵(lì)信號(hào)時(shí)，SM驅(qū)動(dòng)絲6受熱收縮，拉動(dòng)滑動(dòng)軸5的移動(dòng)滑塊3進(jìn)行直線驅(qū)動(dòng)，作用力經(jīng)由軸9輸出，拉動(dòng)對(duì)開叉7作為輸出傳遞部件拉動(dòng)關(guān)節(jié)連接架12 —端繞肩端支撐2進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，使得直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為周向擺動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)后端關(guān)節(jié)繞前段關(guān)節(jié)平面垂直驅(qū)動(dòng)的目的。
[0025]結(jié)合圖4與5，平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II主要由關(guān)節(jié)連接架20及30、滑動(dòng)軸21、移動(dòng)滑塊22、對(duì)開叉23、軸承24、29及31、軸25、28及32、對(duì)開銷26、27及33、凸臺(tái)軸孔34組成。關(guān)節(jié)連接架20與上個(gè)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)連接架12為同一部件，其結(jié)構(gòu)見關(guān)節(jié)連接架12的介紹，而關(guān)節(jié)連接架30在端側(cè)支撐板處開有凸臺(tái)軸孔34，其作用是與下級(jí)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的軸向關(guān)節(jié)連接架38端側(cè)軸孔裝配；對(duì)開銷的作用是防止傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生振動(dòng)，使得連接軸松動(dòng)脫落。關(guān)節(jié)連接架20上通過4個(gè)螺栓孔對(duì)稱裝配4根滑動(dòng)軸21，貫穿內(nèi)部通孔的移動(dòng)滑塊22，移動(dòng)滑塊22的外側(cè)兩端與對(duì)開叉23的一端相連接，另一端軸孔連接軸承29，通過軸20及對(duì)開銷27與關(guān)節(jié)連接架30的中端軸孔裝配連接，前段凸臺(tái)軸孔通過軸25及對(duì)開銷26與裝配有軸承24的關(guān)節(jié)連接架30的前端軸孔裝配連接，在關(guān)節(jié)連接架30垂直方向的凸臺(tái)軸孔34連接有軸承31，通過軸30及對(duì)開銷33與下級(jí)驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的軸向關(guān)節(jié)連接架38的端側(cè)軸孔裝配連接；平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)II的主要作用是將直線驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為平面水平方向的運(yùn)動(dòng)輸出。
[0026]具體工作原理:
[0027]在施加激勵(lì)信號(hào)時(shí)，固定在關(guān)節(jié)連接架20 —端的SMA驅(qū)動(dòng)絲收縮，拉動(dòng)移動(dòng)滑塊22端側(cè)連接的對(duì)開叉23的運(yùn)動(dòng)，使得其另一端連接的關(guān)節(jié)連接架30繞著其端側(cè)軸孔進(jìn)行周向運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)后端關(guān)節(jié)繞前端關(guān)節(jié)在前端關(guān)節(jié)平面垂直運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行2自由度的平面水平運(yùn)動(dòng)。
[0028]結(jié)合圖5與6，平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III主要由關(guān)節(jié)連接架37、軸向關(guān)節(jié)連接架38、對(duì)開叉39、移動(dòng)滑塊40、SMA驅(qū)動(dòng)絲41、滑動(dòng)軸42、對(duì)開銷35與43、軸36、44、軸承45、連接板46組成。關(guān)節(jié)連接架37與關(guān)節(jié)與關(guān)節(jié)連接架30為同一個(gè)零件，其結(jié)構(gòu)見關(guān)節(jié)連接架30的介紹；軸向驅(qū)動(dòng)架38是一個(gè)E字型板按照不同的間距焊接，在伸出板的外側(cè)兩板間開有兩對(duì)軸孔，外側(cè)軸孔用于連接對(duì)開叉39，內(nèi)側(cè)軸孔用于連接關(guān)節(jié)連接架30，在E字板的另一側(cè)焊接水平連接板46，作用是連接下一級(jí)部件或作為輸出支撐板。SMA驅(qū)動(dòng)絲一端連接于關(guān)節(jié)連接架37，其支撐板上端4個(gè)螺栓孔內(nèi)裝配有4根滑動(dòng)軸42，移動(dòng)滑塊40中心被其貫穿，移動(dòng)滑塊40外側(cè)通過軸連接對(duì)開叉39的一端，另一端軸孔內(nèi)裝配有軸承45并采用軸36及對(duì)開銷35裝配于軸向關(guān)節(jié)連接架38的內(nèi)側(cè)軸孔，軸向關(guān)節(jié)連接架38的另一端則經(jīng)由軸44及對(duì)開銷43裝配于關(guān)節(jié)連接架37的端側(cè)支撐板處凸臺(tái)軸孔34處，作為軸向關(guān)節(jié)連接架38的旋轉(zhuǎn)支撐；平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)III的作用是將直線驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)化為軸向轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)的方式輸出。
[0029]具體工作原理:
[0030]當(dāng)施加電激勵(lì)信號(hào)時(shí)，SMA驅(qū)動(dòng)絲41受熱收縮，拉動(dòng)滑動(dòng)軸42上的移動(dòng)滑塊40，通過連接軸將作用力傳遞給對(duì)開叉39的一端，通過對(duì)開叉39的另一端與軸向關(guān)節(jié)連接架38直接的軸36的連接作用，驅(qū)動(dòng)軸向關(guān)節(jié)連接架38繞前端軸孔進(jìn)行軸向旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)后端關(guān)節(jié)繞前端關(guān)節(jié)在前端關(guān)節(jié)平面在水平周向上進(jìn)行多自由度的周向水平運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是:包括平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)；平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括肩端支撐、第一驅(qū)動(dòng)單元，第一驅(qū)動(dòng)單元包括SMA驅(qū)動(dòng)絲、對(duì)開叉、關(guān)節(jié)連接架、移動(dòng)滑塊，肩端支撐上安裝滑動(dòng)軸，SMA驅(qū)動(dòng)絲和移動(dòng)滑塊安裝在滑動(dòng)軸上，SMA驅(qū)動(dòng)絲驅(qū)動(dòng)移動(dòng)滑塊沿滑動(dòng)軸移動(dòng)，對(duì)開叉第一端連接移動(dòng)滑塊，關(guān)節(jié)連接架包括連接端、連接板、支撐板，連接端上設(shè)置前端軸孔、后端軸孔，支撐板安裝在連接端的兩側(cè)，連接板與一側(cè)的支撐板相連，前端軸孔通過第一軸與肩端支撐裝配，后端軸孔通過第二軸與對(duì)開叉第二端裝配；平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括關(guān)節(jié)連接支架、第二驅(qū)動(dòng)單元，第二驅(qū)動(dòng)單元與第一驅(qū)動(dòng)單元結(jié)構(gòu)相同，第二驅(qū)動(dòng)單元的滑動(dòng)軸安裝在第一驅(qū)動(dòng)單元的支撐板上，第二驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架的支撐板處設(shè)置凸臺(tái)軸孔，第一驅(qū)動(dòng)單元的連接板上的軸孔通過第三軸與第二驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架的前端軸孔裝配；平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)包括第三驅(qū)動(dòng)單元，第三驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)域第一驅(qū)動(dòng)單元的結(jié)構(gòu)相同，第二驅(qū)動(dòng)單元的凸臺(tái)軸孔通過第四軸與第三驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架裝配，第三驅(qū)動(dòng)單元的滑動(dòng)軸安裝在第三驅(qū)動(dòng)單元的關(guān)節(jié)連接架上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是:所述的對(duì)開叉的兩端為U型叉，對(duì)開叉的中部為直線型，兩端的U型叉通過中部的直線型相連，兩端的U型叉開口方向相反。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種基于智能材料直線驅(qū)動(dòng)的多自由度機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其特征是:平面垂直驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面水平驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)、平面圓周驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的滑動(dòng)軸均為四根。
【文檔編號(hào)】B25J17/00GK103934830SQ201410174636
【公開日】2014年7月23日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】孫壯志, 趙剛, 饒宇, 郭華君, 李照遠(yuǎn), 李芳 , 隋智陽, 喬?hào)|潘, 王晶晶, 王好軍 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)