万向控制机械关节的制作方法

1.本发明涉及机械关节技术领域，具体为万向控制机械关节。


背景技术：

2.现在机械关节的动力只有舵机或者液压，但是都只有一个自由度，要实现多个自由度就需要多个自由度组合，这样会造成占用空间和重量变大，而且很难实现3个自由度以上，也不具备支撑性。


技术实现要素：

3.针对上述存在的技术不足，本发明的目的是提供万向控制机械关节，其通过改变磁吸力的方向使进行不同角度的偏摆，同时通过电机施加力以实现偏转，进而能够实现多个自由度的调节。
4.为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
5.万向控制机械关节，其特征在于，包括十字型轨、常平环、主体壳、万向节、永磁体、电磁铁、万向球头、金属杆、电机、齿轮、球头安装槽和球头连接转轴，常平环置于主体壳顶部中间位置，所述常平环由外环、第一连接转轴、内环、圆盘、第二连接转轴和十字型槽组成，内环置于外环内，且通过第一连接转轴和外环可转动连接，圆盘置于内环内，且通过第二连接转轴和内环可转动连接，所述第一连接转轴和第二连接转轴空间垂直，所述圆盘上开有十字型槽，十字型轨一端穿过十字型槽置于主体壳内，所述十字型轨的两侧面分别置有齿，两个电机设置于圆盘上，且分别位于十字型轨的两侧，所述电机的转轴上置有齿轮，且和十字型轨侧面的齿相啮合；所述主体壳底面中间位置开有球头安装槽，金属杆一端通过万向节和十字型轨的一端相连接，金属杆的另一端通过球头安装槽穿出主体壳，万向球头置于金属杆上，且位于球头安装槽内，所述万向球头通过球头连接转轴和主体壳可转动连接；所述主体壳的底部为锥形结构，所述主体壳的内侧底面对称设置有两个电磁铁，永磁体置于金属杆上，且和电磁铁相对应。
6.优选地，所述电机、齿轮和十字型轨组合成推动结构，所述推动结构更改为由电磁推杆和线圈组成，线圈套置于电磁推杆外。
7.本发明的有益效果在于：能够实现多个自由度的调节，且体积小，重量轻，适应范围广。
8.本文中的“左”、“右”、“前”、“后”均以图1的“左”、“右”、“前”、“后”为准。
附图说明
9.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
10.图1为本发明提供的万向控制机械关节的结构示意图；
11.图2为本发明提供的万向控制机械关节常平环的结构示意图；
12.图3为本发明提供的万向控制机械关节球头处的结构示意图；
13.图4为本发明提供的万向控制机械关节金属杆向左偏转时的结构示意图；
14.图5为本发明提供的万向控制机械关节金属杆向右偏转时的结构示意图。
15.附图标记说明：
16.十字型轨1、常平环2、主体壳3、万向节4、永磁体5、电磁铁6、万向球头7、金属杆8、电机9、齿轮10、外环11、第一连接转轴12、内环13、圆盘14、第二连接转轴15、十字型槽16、球头安装槽17、球头连接转轴18。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.如图1-图5所示，万向控制机械关节，包括十字型轨1、常平环2、主体壳3、万向节4、永磁体5、电磁铁6、万向球头7、金属杆8、电机9、齿轮10、球头安装槽17和球头连接转轴18，常平环2置于主体壳3顶部中间位置，所述常平环2由外环11、第一连接转轴12、内环13、圆盘14、第二连接转轴15和十字型槽16组成，内环13置于外环11内，且通过第一连接转轴12和外环11可转动连接，圆盘14置于内环13内，且通过第二连接转轴15和内环13可转动连接，所述第一连接转轴12和第二连接转轴15空间垂直，所述圆盘14上开有十字型槽16，十字型轨1一端穿过十字型槽16置于主体壳3内，所述十字型轨1的两侧面分别置有齿，两个电机9设置于圆盘14上，且分别位于十字型轨1的两侧，所述电机9的转轴上置有齿轮10，且和十字型轨1侧面的齿相啮合；所述主体壳3底面中间位置开有球头安装槽17，金属杆8一端通过万向节4和十字型轨1的一端相连接，金属杆8的另一端通过球头安装槽17穿出主体壳3，万向球头7置于金属杆8上，且位于球头安装槽17内，所述万向球头7通过球头连接转轴18和主体壳3可转动连接；所述主体壳3的底部为锥形结构，所述主体壳3的内侧底面对称设置有两个电磁铁6，永磁体5置于金属杆8上，且和电磁铁6相对应。
19.进一步，所述电机9、齿轮10和十字型轨1组合成推动结构，所述推动结构更改为由电磁推杆和线圈组成，线圈套置于电磁推杆外；使用时，通过线圈产生的磁场实现对电磁推杆的推拉，以实现对金属杆8角度的调节。
20.使用时，将主体壳3底面的两个电磁铁6通电，电磁铁6通电产生磁场，左右两个电磁铁6为同极，通过改变电流方向使中间的永磁体5受吸力发生偏摆；
21.左侧的电磁铁6和永磁体5相吸，右侧的电磁铁6和永磁体5相斥时，永磁体5带动金属杆8向左偏摆；右侧的电磁铁6和永磁体5相吸，左侧的电磁铁6和永磁体5相斥时，永磁体5带动金属杆8向右偏摆；在金属杆8偏摆的同时，通过电机9施加力，以推动金属杆8实现偏转，而实现多个自由度的调节；
22.金属杆8向左或右偏转时，电机9带动齿轮10旋转，齿轮10和十字型轨1啮合使十字型轨1向下滑动，进而向金属杆8施加推力；
23.金属杆8恢复竖直时，通过电机9的反转带动十字型轨1向上滑动，进而向金属杆8施加拉力，使其恢复至竖直；
24.常平环2的设计，在十字型轨1向下滑动推动金属杆8偏转时，能够跟随金属杆8进行适应性的偏转；内环13能够通过第一连接转轴12进行左右方向的偏转，圆盘14能够通过第二连接转轴15进行前后方向的偏转；且十字型轨1在十字型槽16的限制下，只能进行滑动，不能进行旋转；
25.球头在金属杆8偏转的时，通过球头连接转轴18进行适应性的偏转。
26.本装置可用的到的范围为生物仿生机械学的关节运动连接。(机械手指，手腕，脚腕，脊柱，理论上可以完全实现人体的的运动方式，做成义肢，也可用于医疗，做可实现s形运动的微型胃镜)
27.本发明的设计能够实现多个自由度的调节，且体积小，重量轻，适应范围广。
28.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。


技术特征：
1.万向控制机械关节，其特征在于，包括十字型轨、常平环、主体壳、万向节、永磁体、电磁铁、万向球头、金属杆、电机、齿轮、球头安装槽和球头连接转轴，常平环置于主体壳顶部中间位置，所述常平环由外环、第一连接转轴、内环、圆盘、第二连接转轴和十字型槽组成，内环置于外环内，且通过第一连接转轴和外环可转动连接，圆盘置于内环内，且通过第二连接转轴和内环可转动连接，所述第一连接转轴和第二连接转轴空间垂直，所述圆盘上开有十字型槽，十字型轨一端穿过十字型槽置于主体壳内，所述十字型轨的两侧面分别置有齿，两个电机设置于圆盘上，且分别位于十字型轨的两侧，所述电机的转轴上置有齿轮，且和十字型轨侧面的齿相啮合；所述主体壳底面中间位置开有球头安装槽，金属杆一端通过万向节和十字型轨的一端相连接，金属杆的另一端通过球头安装槽穿出主体壳，万向球头置于金属杆上，且位于球头安装槽内，所述万向球头通过球头连接转轴和主体壳可转动连接；所述主体壳的底部为锥形结构，所述主体壳的内侧底面对称设置有两个电磁铁，永磁体置于金属杆上，且和电磁铁相对应。2.根据权利要求1所述的万向控制机械关节，其特征在于，所述电机、齿轮和十字型轨组合成推动结构，所述推动结构更改为由电磁推杆和线圈组成，线圈套置于电磁推杆外。

技术总结
本发明公开了万向控制机械关节。包括十字型轨、常平环、主体壳、万向节、永磁体、电磁铁、万向球头、金属杆、电机、齿轮、球头安装槽和球头连接转轴，常平环置于主体壳顶部中间位置，所述常平环由外环、第一连接转轴、内环、圆盘、第二连接转轴和十字型槽组成，内环置于外环内，且通过第一连接转轴和外环可转动连接，圆盘置于内环内，且通过第二连接转轴和内环可转动连接，所述第一连接转轴和第二连接转轴空间垂直，所述圆盘上开有十字型槽，十字型轨一端穿过十字型槽置于主体壳内，所述十字型轨的两侧面分别置有齿，两个电机设置于圆盘上，且分别位于十字型轨的两侧。本发明能够实现多个自由度的调节，且体积小，重量轻，适应范围广。适应范围广。适应范围广。


技术研发人员：祖大飞 王子翔 陈浩
受保护的技术使用者：祖大飞
技术研发日：2021.01.26
技术公布日：2022/7/25