一種多自由度承重自鎖人工關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到一種減震、緩沖及承重自鎖的多自由度承重自鎖人工關(guān)節(jié)，適用于機(jī)器人、汽車行業(yè)等領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]人體的骨骼起著支撐身體的作用，是人體運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的一部分。成人有206塊骨。骨與骨之間一般用關(guān)節(jié)和韌帶連接起來(lái)的。關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)所應(yīng)用的基礎(chǔ)理論是靠人體節(jié)的解剖結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)特性以及生物力學(xué)方面的知識(shí)來(lái)發(fā)展的?，F(xiàn)有的機(jī)械構(gòu)件運(yùn)動(dòng)中，球關(guān)節(jié)可以旋轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)的功能，可以靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，具有多個(gè)自由度。球關(guān)節(jié)是汽車配件中使用較多的機(jī)械結(jié)構(gòu)件。常用于懸掛擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等部位。
[0003]承重自鎖裝置廣泛應(yīng)用于機(jī)器人、生物醫(yī)學(xué)工程和汽車開發(fā)領(lǐng)域，其采用的原理是當(dāng)該承重自鎖裝置受到外部作用力時(shí)，該裝置會(huì)自動(dòng)鎖定，當(dāng)外部作用力撤除時(shí)，該裝置會(huì)自動(dòng)解鎖。醫(yī)療器械領(lǐng)域和機(jī)器人領(lǐng)域多采用承重自鎖裝置模擬人的關(guān)節(jié)等重要部位，汽車領(lǐng)域多將承重自鎖裝置應(yīng)用于懸掛擺臂、轉(zhuǎn)向節(jié)等重要部位。
[0004]中國(guó)專利CN101486193A公開了一種球關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該關(guān)節(jié)具有較好的徑向剛度，能夠軸向扭轉(zhuǎn)，同時(shí)具備較好的偏轉(zhuǎn)性能，但是不具備承重自鎖功能。同樣，中國(guó)專利CN2269491Y公開了一種人工關(guān)節(jié)，該人工關(guān)節(jié)有較好的減震緩沖作用，但不能較好的實(shí)現(xiàn)承重自鎖功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種具有較好的減震緩沖作用，具有較好的靈活性，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)承重自鎖功能的多自由度承重自鎖人工關(guān)節(jié)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述方案，本發(fā)明提供的一種多自由度承重自鎖人工關(guān)節(jié)，包括上連接桿、外殼、活動(dòng)球、上彈簧、下彈簧和下連接桿，所述上連接桿安裝在外殼頂端，所述外殼內(nèi)部設(shè)置有活動(dòng)球，所述活動(dòng)球頂部與連接桿連接，底部與下連接桿連接，所述下連接桿與外殼之間設(shè)置有上彈簧和下彈簧。
[0007]在上述技術(shù)方案中，所述下連接桿包括下球座、彈簧座臺(tái)和下連接柱，所述彈簧座臺(tái)安裝在下連接柱中部，所述下球座安裝在下連接柱頂端，所述彈簧座臺(tái)為緩沖件上彈簧和下彈簧提供安裝位置，下連接桿通過下連接柱與外部零件連接。
[0008]在上述技術(shù)方案中，所述下連接桿通過下球座與活動(dòng)球連接，下球座為半月形，剛好契合活動(dòng)球的活動(dòng)軌跡，活動(dòng)球可在下球座限定的范圍內(nèi)移動(dòng)、滑動(dòng)、旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)。
[0009]在上述技術(shù)方案中，所述下球座為彈性橡膠件，防止活動(dòng)球受力后和下球座硬性碰撞，增加活動(dòng)球的使用壽命。
[0010]在上述技術(shù)方案中，所述外殼包括上殼、中殼和底殼，所述上殼安裝在中殼頂部，所述底殼安裝在中殼底部，所述活動(dòng)球安裝在中殼內(nèi)部，上連接桿通過上殼頂端設(shè)置的開口伸入外殼內(nèi)部，上連接桿可在外殼限制的范圍內(nèi)移動(dòng)和滑動(dòng)。[0011 ]在上述技術(shù)方案中，所述中殼內(nèi)部鏤空，所述中殼一側(cè)開有觀察口，設(shè)置觀察口更易于對(duì)殼內(nèi)活動(dòng)球的觀察，方便維修。
[0012]在上述技術(shù)方案中，所述上彈簧安裝在下球座和底殼之間，所述下彈簧安裝在底殼和彈簧座臺(tái)之間，當(dāng)上連接桿受力時(shí)，活動(dòng)球和外殼受壓下移，下彈簧受到外殼的作用力被壓縮，而上彈簧被拉伸，上彈簧的拉升和下彈簧的壓縮對(duì)受力起到很好的緩沖減震作用。
[0013]在上述技術(shù)方案中，所述上連接桿包括上連接柱、上球座和保護(hù)罩，所述上球座安裝在上連接柱底端，所述保護(hù)罩套封在上球座上方，所述上連接桿通過上球座與活動(dòng)球連接，上球座與活動(dòng)球之間留有一定的間隙，所述保護(hù)罩遮覆在上殼頂部，當(dāng)不受力的時(shí)候，上連接桿與外殼可以相互運(yùn)動(dòng)，上連接桿與球體之間也可以相互運(yùn)動(dòng)，當(dāng)上連接桿受力后，上連接桿與外殼接觸，由于上連接桿與外殼之間是球面的弧形接觸，在摩擦力作用下上連接桿與外殼之間不能相對(duì)滑動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，此時(shí)上連接桿將往下移動(dòng)，此時(shí)外殼在受到上連接桿的作用力下往下移動(dòng)，下彈簧在受到外殼的作用力下被壓縮，而上彈簧被拉伸，此時(shí)活動(dòng)球在下連接桿的擠壓力和上連接桿的壓力下被制動(dòng)。
[0014]在上述技術(shù)方案中，所述保護(hù)罩表面開有兩個(gè)圓孔，有利于運(yùn)動(dòng)過程中的熱量散發(fā)。
[0015]本發(fā)明的有益效果在于:具有較好的減震緩沖作用，具有較好的靈活性，同時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)承重自鎖功能。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明的剖視圖。
[0018]圖3是本發(fā)明中上連接桿的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖4是本發(fā)明中外殼的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖5是本發(fā)明中外殼和下連接桿的連接示意圖。
[0021 ]圖6是本發(fā)明中上連接桿、活動(dòng)球和下連接桿的連接示意圖。
[0022]
圖中:1-上連接桿，2-外殼，3-活動(dòng)球，4-上彈簧，5-下彈簧，6-下連接桿，11-上連接柱，12-上球座，13-保護(hù)罩，21-上殼，22-中殼，23-底殼，61-下球座，62-彈簧座臺(tái)，63-下連接柱。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本領(lǐng)域普通人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0024]實(shí)施例:一種多自由度承重自鎖人工關(guān)節(jié)。
[0025]參照?qǐng)D1和圖2所示，一種多自由度承重自鎖人工關(guān)節(jié)，包括上連接桿1、外殼2、活動(dòng)球3、上彈簧4、下彈簧5和下連接桿6，所述上連接桿I安裝在外殼2頂端，所述外殼2內(nèi)部設(shè)置有活動(dòng)球3，所述活動(dòng)球3頂部與上連接桿I連接，底部與下連接桿6連接，所述下連接桿6與外殼2之間設(shè)置有上彈簧4和下彈簧5。
[0026]參照?qǐng)D5所示，所述下連接桿6包括下球座61、彈簧座臺(tái)62和下連接柱63，所述彈簧座臺(tái)62安裝在下連接柱63中部，所述下球座61安裝在下連接柱63頂端，所述彈簧座臺(tái)62為緩沖件上彈簧4和下彈簧5提供安裝位置，下連接桿6通過下連接柱63與外部零件連接