专利名称：一种带反馈的活动节肢系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及机器人领域，特别涉及一种带反馈的活动节肢系统。
背景技术：
现有机械关节常用的结构有1、楔块杠杆式；2、滑槽式；3、连杆杠杆式；4、齿轮齿条式；5、平行杠杆式；6、液压式等等。
上述机械结构往往对机械结构要求很高，并且机械零件、电气元件众多以至于整个关节系统非常庞大复杂，系统鲁棒性较差，成本较高。发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种带反馈的活动节肢系统，该系统在机器人领域具有很高的利用价值。反馈关节的运动是一个闭环系统，当关节弯曲到一定程度之后关节会采取保护自动伸直。节肢由多个小关节组成的整个节肢系统。
本发明通过以下技术方案实现一种带反馈的活动节肢系统，包括节肢关节模块和反馈控制模块，所述反馈控制模块进一步包括一用以驱动所述活动节肢系统的电机、一卷扬轮、一记忆凸轮、控制开关以及一继电器，所述卷扬轮和记忆凸轮安装在所述电机的转子轴上，所述控制开关与电机连接以控制电机的正转和反转，所述继电器连接所述控制开关和电机的电源；所述节肢关节模块进一步包括一底座，所述反馈控制模块安装在所述底座上；一不可动关节，所述不可动关节固定连接在所述底座上；若干可动关节，若干可动关节活动连接在所述不可动关节的上方，相邻的两可动关节之间以及最底端的可动关节与不可动关节之间均活动连接；一牵拉体，所述牵拉体的一端固定连接所述卷扬轮上，另一端穿过各关节并固定在最低端可动关节上。
较佳地，相邻的两可动关节之间以及最底端的可动关节与不可动关节之间均通过卡槽相互嵌套连接。
较佳地，不可动关节和可动关均包括扭簧、扭簧轴、扭簧卡扣以及扭簧轴槽，所述扭簧套设在所述扭簧轴上，所述扭簧的一端嵌设在所述扭簧卡扣上，所述扭簧轴设置在所述扭簧轴槽内。
较佳地，所述不可动关节和可动关节均包括用于放置所述牵拉体的牵拉体槽，所述牵拉体槽设置于所述不可动关节和可动关节的内侧。
较佳地，所述控制开关包括一正转微动开关和一反转微动开关，所述正转微动开关安装在预设电机的正转极限角度上，所述反转微动开关安装在预设电机的反转极限角度上。
较佳地，所述不可动关节和可动关节的外侧均设有ABS外壳。
较佳地，所述牵拉体为钢丝绳。
较佳地，所述牵拉体为尼龙绳。
较佳地，所述可动关节与所述不可动关节的卡槽嵌套处采用螺钉固定。
相较于现有技术，本发明的有益技术效果在于采用牵拉式关节之后，不仅可以减少电机的使用数量，降低成本，而且可以大大缩减机械尺寸。另外在电机正转和反转处加入限位开关，一来可以保护电机不至于堵转后烧坏电机，二来也可以保护机械结构，不至于长时间受力破坏机械结构。同时，本发明结构简单、控制方便、成本低廉、通用性强并且带有反馈机制，在机器人领域具有很高的利用价值。
图I是本发明一实施例的节肢系统伸展效果图；图2是本发明一实施例的节肢系统弯曲效果图；图3是本发明一实施例的节肢系统正视效果图；图4是本发明一实施例的节肢系统侧视效果图；图5是本发明一实施例的节肢系统反馈模块斜视图；图6是本发明一实施例的节肢系统节肢关节模块单个关节斜视内部图。
具体实施方式
本发明提供一种带反馈的活动节肢系统，包括节肢关节模块和反馈控制模块，反馈控制模块进一步包括一用以驱动活动节肢系统的电机、一卷扬轮、一记忆凸轮、控制开关以及一继电器，卷扬轮和记忆凸轮安装在电机的转子轴上，控制开关与电机连接以控制电机的正转和反转，继电器连接控制开关和电机的电源；节肢关节模块进一步包括一底座，反馈控制模块安装在所述底座上；一不可动关节，不可动关节固定连接在所述底座上； 若干可动关节，若干可动关节活动连接在不可动关节的上方，相邻的两可动关节之间以及最底端的可动关节与不可动关节之间均活动连接；一牵拉体，牵拉体的一端固定连接所述卷扬轮上，另一端穿过各关节并固定在最低端可动关节上。本发明主要采用牵拉式的方式来实现机械节肢系统的运动，并通过预设位置的微动开关反馈来控制节肢系统的弯曲与伸展。下面结合实施例对本发明作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
参照图5，反馈控制模块主要由有刷减速电机7、卷扬轮I、记忆凸轮3、微动开关4 和5和继电器2组成。安装时首先将卷扬轮I和记忆凸轮3依次套入有刷减速电机7的转子轴上并将两者一起固定在有刷减速电机7转子轴上；其次把钢丝绳15绕在卷扬轮I上之后将整个电机嵌入到底座6电机槽中加以固定；接下来将正转微动开关4固定在位于记忆凸轮3上方的底座上并且微动开关触头要与记忆凸轮3上轮的大圆弧面相切，反转微动开关5固定在位于记忆凸轮3下方的底座上并且微动开关触头要与记忆凸轮3下轮的大圆弧面相切；然后将继电器2嵌入底座的继电器安装槽中；最后完成相关电气连接。
参照图3-6，节肢关节模块由若干个小关节嵌套组成，其中每个小关节又由扭簧 8、扭簧轴9、扭簧卡扣10、扭簧轴槽11、钢丝绳槽12和ABS外壳13，14组成。安装时首先将扭簧套8在扭簧轴9上；其次将扭簧轴9插入扭簧轴槽11中并且扭簧臂嵌入扭簧臂卡扣10中；接着将钢丝绳15嵌入钢丝绳槽12中；最后将另一半ABS外壳14与当前ABS外壳13 合在一起。其他小关节均是采用该安装方式，每两个小关节上下之间都设有卡槽，上关节嵌入下关节的卡槽之后，在固定上螺钉就完成了两个小关节的连接，将若干个小关节均采用这个方式连接之后就形成了整个节肢关节模块。
当电机正转使卷扬轮I上的钢丝绳15阻数增加,关节内部的钢丝绳15长度变短， 从而拉动第一个关节，第一个关节运动后带动第二个关节，以此类推，从而达到整个节肢系统弯曲的目的；当电机7转动一定角度后节肢系统弯折至预设弧度，记忆凸轮3碰到正转微动开关4，正转微动开关4切换继电器触点，使电机7停止或反转。当节肢系统弯曲到最大位置、电机7反转时，关节内部的钢丝绳15长度变长，各个小关节依靠关节内部的扭簧8的舒张力达到整个机械关节伸展的目的；节肢系统伸直后，记忆凸轮3碰到反转微动开关5， 反转微动开关5切换继电器2触点，使电机7停止或正转。
本实施例的工作原理如下本实施例采用5块关节为例(每两个关节之间弯曲后的夹角为22. 5° )。
启动时，上位机输出一个正转信号，有刷减速电机7开始正转，卷扬轮I上的钢丝绳15匝数开始增加，使得关节内部的钢丝绳15长度变短，从而第四个可动关节开始向下弯曲。
当第四个可动关节转过22. 5°之后将开始带动第三个可动关节的运动；当第四个与第三个可动关节一起转过22. 5°之后(此时第四个可动关节与初始位置形成45°的夹角)将开始带动第二个可动关节的运动；当第四个、第三个与第二个可动关节一起转过 22.5°之后(此时第四个可动关节与初始位置形成77. 5°夹角，第三个可动关节与初始位置形成45°夹角)将开始带动第一个可动关节的运动；当第四个、第三个、第二个与第一个可动关节一起转过22. 5°之后(此时第四个可动关节与初始位置形成90°夹角，第三个可动关节与初始位置形成77. 5°，第二个可动关节与初始位置形成45° )，此时已经弯曲到预设的最大位置并且同时记忆凸轮3的上轮大圆切面按下反转微动开关5的触头，上位机得到一个电机反转的反馈信号，上位机打开继电器2当前状态下的常闭触点，关闭当前状态下的继电器2的常开触点，有刷减速电机7开始反转。
当有刷减速电机7开始反转，卷扬轮I上的钢丝绳15匝数开始减少，并且记忆凸轮上轮大圆切面离开反转微动开关5的触头，第一个可动关节上的扭簧8最先动作，从而该关节首先回到初始位置；接着第二个可动关节上的扭簧8动作该关节同样恢复初始位置； 然后第三个可动关节上的扭簧8动作该关节也恢复初始位置；最后第四个可动关节上的扭簧8动作该关节最后一个恢复初始位置，从而使整个节肢关节达到伸展的目的。此时记忆凸轮的下轮大圆切面按下正转微动开关4的触头，上位机得到正转或者停止两个反馈信号，若输出停止信号，则整个节肢系统停止运动；若上位机输出正转信号，则整个节肢系统重复第一个弯曲的过程。
以上公开的仅为本申请的一个具体实施例，但本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本申请的保护范围内。
权利要求
1.一种带反馈的活动节肢系统，其特征在于，包括节肢关节模块和反馈控制模块，所述反馈控制模块进一步包括一用以驱动所述活动节肢系统的电机、一卷扬轮、一记忆凸轮、控制开关以及一继电器，所述卷扬轮和记忆凸轮安装在所述电机的转子轴上，所述控制开关与电机连接以控制电机的正转和反转，所述继电器连接所述控制开关和电机的电源；所述节肢关节模块进一步包括一底座，所述反馈控制模块安装在所述底座上；一不可动关节，所述不可动关节固定连接在所述底座上；若干可动关节，若干可动关节活动连接在所述不可动关节的上方，相邻的两可动关节之间以及最底端的可动关节与不可动关节之间均活动连接；一牵拉体，所述牵拉体的一端固定连接所述卷扬轮上，另一端穿过各关节并固定在最低端可动关节上。
2.如权利要求I所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，相邻的两可动关节之间以及最底端的可动关节与不可动关节之间均通过卡槽相互嵌套连接。
3.如权利要求2所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，不可动关节和可动关均包括扭簧、扭簧轴、扭簧卡扣以及扭簧轴槽，所述扭簧套设在所述扭簧轴上，所述扭簧的一端嵌设在所述扭簧卡扣上，所述扭簧轴设置在所述扭簧轴槽内。
4.如权利要求3所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，所述不可动关节和可动关节均包括用于放置所述牵拉体的牵拉体槽，所述牵拉体槽设置于所述不可动关节和可动关节的内侧。
5.如权利要求I所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，所述控制开关包括一正转微动开关和一反转微动开关，所述正转微动开关安装在预设电机的正转极限角度上，所述反转微动开关安装在预设电机的反转极限角度上。
6.如权利要求I所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，所述不可动关节和可动关节的外侧均设有ABS外壳。
7.如权利要求I所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，所述牵拉体为钢丝绳。
8.如权利要求I所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，所述牵拉体为尼龙绳。
9.如权利要求I所述的带反馈的活动节肢系统，其特征在于，所述可动关节与所述不可动关节的卡槽嵌套处采用螺钉固定。
全文摘要
一种带反馈的活动节肢系统，包括节肢关节模块和反馈控制模块，反馈控制模块进一步包括一用以驱动活动节肢系统的电机、一卷扬轮、一记忆凸轮、控制开关以及一继电器，卷扬轮和记忆凸轮安装在电机的转子轴上，控制开关与电机连接以控制电机的正转和反转，继电器连接控制开关和电机的电源；节肢关节模块进一步包括底座、不可动关节、若干可动关节和牵拉体，不可动关节固定连接在所述底座上，若干可动关节活动连接在不可动关节的上方，相邻的两可动关节之间以及最底端的可动关节与不可动关节之间均活动连接；牵拉体的一端固定连接所述卷扬轮上，另一端穿过各关节并固定在最低端可动关节上。
文档编号B25J13/00GK102922537SQ20121043023
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月1日 优先权日2012年11月1日
发明者杜鑫峰, 赖华敏, 余玉平, 张淑兰 申请人:浙江国自机器人技术有限公司