三自由度球心可调灵活眼的制作方法

本实用新型涉及机器人及机械设计技术领域，尤其涉及三自由度球心可调灵活眼。

背景技术：

灵活眼在机器人视觉、安防、实时监控、流水线等领域有广泛的运用，然而在实际运用中灵活眼的眼球一般只有俯仰及左右摆动两个自由度，同时其眼球位置一般固定，可视范围狭小、柔性低、环境适应能力弱。

技术实现要素：

本实用新型旨在提供三自由度球心可调灵活眼，眼球具有空间三个转动自由度，柔性好、结构稳定、可视范围广。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

三自由度球心可调灵活眼，包括机架、眼球、球心调节杆和伸缩杆，所述眼球包括下半眼球与上半眼球，所述下半眼球与上半眼球固接，所述球心调节杆包括第一支撑杆和第二支撑杆，所述第一支撑杆下端与机架垂直固接，所述第一支撑杆上端与第二支撑杆下端螺纹联接，所述第二支撑杆上端用球面副与下半眼球底端连接，所述伸缩杆下端用球销副与机架连接，伸缩杆上端用球面副与下半眼球连接；所述伸缩杆有三个，三个伸缩杆围绕球心调节杆均布设置。

进一步的，所述第一支撑杆上端沿其轴线开有圆孔，所述第二支撑杆下端装在圆孔中，所述第一支撑杆外孔壁沿其轴线设置有螺栓槽，所述第二支撑杆下部有螺栓孔，所述螺栓槽和螺栓孔中装有球心定位螺栓。

进一步的，所述第一支撑杆上端沿其轴线开有圆孔，所述圆孔为内螺纹孔，所述第二支撑杆下部有与内螺纹适配的外螺纹，所述内螺纹和外螺纹为梯形螺纹。

进一步的，所述梯形螺纹的升角小于arctanf。

进一步的，所述第二支撑杆上安装有防松螺母。

进一步的，所述伸缩杆为液压伸缩杆或电动伸缩杆。

进一步的，所述第二支撑杆下部有凸起部，所述凸起部与圆孔的内壁滑动配合，所述螺栓孔位于凸起部下方。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的眼球具有空间三个转动自由度，灵活度高，易实现高速运动；将三个直线运动转化为眼球的空间转动，控制方便，且便于运用现成液压缸或直线电机，控制简单，精度较高；球心调节杆增加灵活眼的工作空间，增加了其环境适应力；运用螺栓槽的球心调节方式结构简单，成本低廉，可以对眼球位置进行连续调节；用带自锁的螺旋副代替该处调节杆组，调节方便并可以显著提高其调节精度。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型中第一种球心调节杆的结构示意图；

图3是本实用新型中第二种球心调节杆的结构示意图；

图中：1-机架、2-球销副、3-第一支撑杆、4-球心定位螺栓、5-第二支撑杆、6-伸缩杆、7-球面副、8-下半眼球、9-上半眼球、10-防松螺母、11-螺栓槽、12-圆孔、13-凸起部。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型公开的三自由度球心可调灵活眼，三自由度球心可调灵活眼，包括机架1、眼球、球心调节杆和伸缩杆6，眼球包括下半眼球8与上半眼球9，下半眼球8与上半眼球9固接，球心调节杆包括第一支撑杆3和第二支撑杆5，第一支撑杆3下端与机架1垂直固接，第一支撑杆3上端与第二支撑杆5下端螺纹联接，第二支撑杆5上端用球面副7与下半眼球8底端连接。作为优选，第一支撑杆3上端沿其轴线开有圆孔12，第二支撑杆5下端装在圆孔12中。伸缩杆6下端用球销副2与机架1连接，伸缩杆6上端用球面副7与下半眼球8连接,伸缩杆6连接眼球外框；伸缩杆6有三个，三个伸缩杆6围绕球心调节杆均匀布置。伸缩杆为液压伸缩杆或电动伸缩杆，通过三个伸缩杆6的伸缩驱动眼球在空间中展现三个方向的转动。三个伸缩杆6分别包括一个驱动移动副，本具体实施方式中驱动移动副由液压直线移动驱动装置或电动机与螺旋副组成的直线移动驱动装置构成。球心调节杆下端与机架1中心连接，球心调节杆上端与下半眼球8底端中心连接，作为优选，机架1为圆盘状。

螺纹联接，用螺纹件或被联接件的螺纹部分将被联接件联成一体的可拆联接。本具体实施方式公开了两种球心调节杆，第一种，如图2所示，第一支撑杆3外孔壁沿其轴线设置有螺栓槽11，第二支撑杆5下部有螺栓孔，螺栓槽11和螺栓孔中装有球心定位螺栓4。当然的，螺栓槽11成对设置，每一对螺栓槽11有两个，两个螺栓槽11正对，球心定位螺栓4穿过螺栓槽11和螺栓孔将第一支撑杆3和第二支撑杆5紧固，当然的球心定位螺栓4上装有锁紧螺母，通过球心定位螺栓4与第一支撑杆3外壁的摩擦实现眼球球心定位。当需要调整位置时，将锁紧螺母拧松，球心定位螺栓4沿螺栓槽11滑动到合适位置后再拧紧锁紧螺母即可。为了增加螺栓及锁紧螺母与第一支撑杆3间的摩擦力，在第一支撑杆3的外壁上加工平面，螺栓槽11位于该平面上，通过球心定位螺栓4与孔壁外平面的摩擦实现眼球球心定位。作为优选，螺栓槽11至少有1对，多个螺栓槽11周向均布设置。作为优选，螺栓槽11有2对。第二支撑杆5的直径小于圆孔12的内径，第二支撑杆5下部有凸起部13，凸起部13与圆孔12的内壁滑动配合，螺栓孔位于凸起部13下方。这样可以减少第二支撑杆5与圆孔12之间的摩擦力便于调整第一支撑杆3的长度，同时又能保证第一支撑杆3与第二支撑杆5的同轴度。运用螺栓槽的球心调节方式结构简单，成本低廉，可以对眼球位置进行连续调节。

第二种，如图3所示，第一支撑杆3上端的圆孔12为内螺纹孔，第二支撑杆5下部有与内螺纹适配的外螺纹，内螺纹和外螺纹为梯形螺纹，第二支撑杆5上安装有防松螺母10。作为优选，梯形螺纹的升角小于arctanf，f为材料的摩擦系数，使梯形螺纹具有自锁特性。通过旋转调整螺纹配合长度实现调节眼球球心距离机架高度。用带自锁的螺旋副代替该处调节杆组，调节方便并可以显著提高其调节精度。通过球心调节杆调节眼球位置后，手动将第一支撑杆3与第二支撑杆5的相对位置固定，使用时伸缩杆伸缩驱动眼球在空间中展现3个方向的转动，伸缩杆包括液压直线移动驱动装置或直线电机。

本实用新型易实现高速运动，眼球具有空间三个转动自由度的，灵活度高；将三个直线运动转化为眼球的空间转动，控制方便，且便于运用现成液压缸或直线电机，控制简单，精度较高；球心调节杆增加灵活眼的工作空间，增加了其环境适应力；本实用新型刚度重量比高、误差小、精度高、控制简单、容易实现高速运动的自由度高的灵活眼具有很高的应用价值。

当然，本实用新型还可有其它多种实施方式，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。