專利名稱：一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)器人領(lǐng)域和人造關(guān)節(jié)領(lǐng)域中關(guān)節(jié)裝置的創(chuàng)新裝置，特別是該裝置增加了潤滑可多方向彎曲扭動同時(shí)還可限位控制是具有封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置。裝置的外形和尺寸變化后可用于人體或其他動物的各部位關(guān)節(jié)。
背景技術(shù)：
背景技術(shù)現(xiàn)有諸多仿生關(guān)節(jié)大多采用金屬鉸接和各種復(fù)雜的螺釘和銷釘?shù)认尬恢苿涌刂?、因采用較復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)對尺寸和外型要求較嚴(yán)格，很難用于人體和大小變化的關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，沒有真正的仿制人體骨骼形狀，這使得機(jī)器人的機(jī)械關(guān)節(jié)和生物仿生關(guān)節(jié)的應(yīng)用受到限制。此外，現(xiàn)有各類相關(guān)的仿生關(guān)節(jié)研究只是設(shè)法在如何改變鏈接和控制，其仿生程度比較低，特別是在生物人造仿生關(guān)節(jié)領(lǐng)域因潤滑的限制使得其推廣和發(fā)展受到限制。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，它能夠起到模仿動物關(guān)節(jié)組織多方向彎曲扭動同時(shí)還可限位控制運(yùn)動的功能，充分用于類人機(jī)器人或其它四肢動物機(jī)械技術(shù)中，使機(jī)器人其它四肢動物機(jī)械的活動更加靈活和自如。同時(shí)在醫(yī)用人造仿生關(guān)節(jié)領(lǐng)域如采用較好的防油硅橡膠等仿生材料，則也可在人體人造關(guān)節(jié)上使用潤滑脂或?qū)θ梭w無害的潤滑脂，解決人造關(guān)節(jié)的潤滑問題，使人造關(guān)節(jié)得到較好的推廣。在假肢上使用會成本低廉易于制作。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，由主體仿生骨骼(1)、從動仿生骨骼(4)、彈性易伸縮腔殼體( 、腔體密封卡箍( 、彈性防震材料(5)、高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)和強(qiáng)力非彈性限位連接(7)構(gòu)成封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，其特征是在彈性易伸縮腔殼體O)內(nèi)填充潤滑脂(8)滿足高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)的潤滑要求，由潤滑脂(8)保持主體仿生骨骼(1)和從動仿生骨骼(4)之間的潤滑作用，彈性易伸縮腔殼體O)、潤滑脂(8)保護(hù)高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)，同時(shí)保證關(guān)節(jié)裝置良好的彎曲扭動和滑動，由彈性易伸縮腔殼體( 在彎曲和拉伸的情況下同樣保持腔體內(nèi)潤滑脂不流失和潤滑，腔體密封卡箍( 利用主體仿生骨骼(1)和從動仿生骨骼的卡槽密封彈性易伸縮腔殼體O)，同時(shí)在接觸面也使用膠粘，保持彈性易伸縮腔殼體O)內(nèi)的潤滑脂(8) 不泄漏。裝置的外形和尺寸變化后可用于人體或其他動物的各部位關(guān)節(jié)。所述的彈性防震材料( 用來減緩?fù)獠康臎_擊和振動，高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料降低接觸面的摩擦力和延長使用壽命，強(qiáng)力非彈性限位連接(7)可根據(jù)彎曲方向的需要沿圓周多處位置設(shè)置，限制關(guān)節(jié)裝置的彎曲，強(qiáng)力非彈性限位連接(7)控制主體仿生骨骼(1)和從動仿生骨骼(4)兩部件之間的間隙尺寸。例如可在關(guān)節(jié)前部增加稍長的限位連接控制彎曲角度，在兩邊放置則是限位、防脫離和安全保護(hù)作用。通過改變關(guān)節(jié)的接觸面形狀也可改變關(guān)節(jié)的彎曲方向，如有兩個(gè)支點(diǎn)前、后彎曲的膝關(guān)節(jié)和球型有旋轉(zhuǎn)功能的髖關(guān)節(jié)等，彈性伸腔殼體的拉伸變形保護(hù)腔體內(nèi)的潤滑脂不會外泄起到很好的潤滑作用；保證主從兩關(guān)節(jié)耐磨材料的潤滑。同時(shí)設(shè)置的防震彈性材料可很好的減緩各種沖擊，起到緩沖作用，保護(hù)關(guān)節(jié)的完好，減緩對其他器官的沖擊。封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置可適用于球型有旋轉(zhuǎn)功能的關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)，髖關(guān)節(jié)可旋轉(zhuǎn)和多方向運(yùn)動，在主體關(guān)節(jié)上采用螺紋連接(9)壓緊密封，保證腔體密封。本實(shí)用新型原理為在每個(gè)封閉潤滑的柔性易拉伸的彈性保護(hù)腔體內(nèi)仿生形狀的關(guān)節(jié)，可按照外部作用力的方向進(jìn)行彎曲和扭動滑動，其仿生關(guān)節(jié)的基本結(jié)構(gòu)完全類似人體關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)和彎曲扭動滑動功能，只要改變尺寸和外型就可模仿人體和其他動物各個(gè)部位的關(guān)節(jié)，用于類人機(jī)器人或其它類四肢動物機(jī)械技術(shù)領(lǐng)域當(dāng)中。本實(shí)用新型能夠起到模仿動物關(guān)節(jié)彎曲、伸縮、扭動、限位的各種功能，充分用于類人機(jī)器人或其它四肢動物機(jī)械技術(shù)中，使機(jī)器人或其它四肢動物機(jī)械的活動更加靈活和自如。同時(shí)隨材料科學(xué)的進(jìn)步還可用于醫(yī)用人造仿生關(guān)節(jié)領(lǐng)域人體替代關(guān)節(jié)。
圖1是本實(shí)用新型封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型仿生關(guān)節(jié)彈性伸縮腔體處于關(guān)節(jié)包覆狀態(tài)。圖3是本實(shí)用新型膝關(guān)節(jié)兩個(gè)接觸點(diǎn)前后彎曲關(guān)節(jié)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型球型有旋轉(zhuǎn)功能的髖關(guān)節(jié)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是收縮狀態(tài)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖；標(biāo)出圖示關(guān)節(jié)非彈性限位連接的位置、此位置可根據(jù)彎曲需要沿圓周方向設(shè)置。圖6是收縮狀態(tài)的俯視圖。
具體實(shí)施方式
封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，如圖1所示，由主體仿生骨骼1、從動仿生骨骼4、彈性易伸縮腔殼體2 (圖2圖5圖6單獨(dú)做剖面表示)、腔體密封卡箍3、彈性防震材料5、高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料6和，強(qiáng)力非彈性限位連接7(在圖2圖5圖6中標(biāo)識、放置在彈性伸縮腔體內(nèi)也可放置在外部做好連接固定也可)構(gòu)成封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，在封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置內(nèi)填充潤滑脂8適應(yīng)高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料6的潤滑，保持主體仿生骨骼1、從動仿生骨骼4、之間的潤滑和摩擦作用，保護(hù)潤滑高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料6保證良好的彎曲扭動和滑動，由彈性易伸縮腔殼體2在彎曲和拉伸的情況下同樣保持腔體內(nèi)潤滑脂不流失和摩擦潤滑，腔體密封卡箍3利用主體仿生骨骼1、從動仿生骨骼4的卡槽嚴(yán)密密封彈性易伸縮腔殼體2，同時(shí)在接觸面也使用膠粘，嚴(yán)格保持腔內(nèi)潤滑不泄漏。彈性防震材料5用來減緩?fù)獠康臎_擊和振動，高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料6保證接觸面的摩擦和耐磨壽命保證長期使用，強(qiáng)力非彈性限位連接7可根據(jù)彎曲方向的需要，在正前方外部放置壓在腔體密封卡箍3 下，比彈性易伸縮腔殼體2適當(dāng)長一些的強(qiáng)力非彈性限位連接7，可控制向后彎曲的角度度數(shù)，在后部放置與彈性易伸縮腔殼體2等長的強(qiáng)力非彈性限位連接7，可控制向前彎曲的角度度數(shù)小于180°，沿圓周左右兩側(cè)位置設(shè)置強(qiáng)力非彈性限位連接7可限制主體仿生骨骼1 從動仿生骨骼4兩部件之間的間隙尺寸和防止主體仿生骨骼1從動仿生骨骼4因外力拉伸彈性易伸縮腔殼體2產(chǎn)生變型脫臼，同時(shí)起到防止縱向位移，防止脫落安全保護(hù)緊固連接的作用。在圓周45°設(shè)置強(qiáng)力非彈性限位連接7與彈性易伸縮腔殼體2等長的限位連接， 即可控制向后彎曲的角度也可起到安全限制。延圓周各部位設(shè)置會起到按需要求的各種限制功能。綜上述，改變主體仿生骨骼1、從動仿生骨骼4、接觸面的接觸點(diǎn)也可改變關(guān)節(jié)的運(yùn)動方向和運(yùn)動方式。球面接觸面可多方向和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，附圖4是實(shí)用新型球型有旋轉(zhuǎn)功能的髖關(guān)節(jié)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。其結(jié)構(gòu)和圖1原理相同可旋轉(zhuǎn)和多方向運(yùn)動，在主體關(guān)節(jié)上采用螺紋連接9壓緊密封，保證腔體密封。關(guān)節(jié)中有兩點(diǎn)接觸面的關(guān)節(jié)只可前后彎曲活動如圖3所示是本實(shí)用新型膝關(guān)節(jié)兩個(gè)接觸點(diǎn)前后彎曲關(guān)節(jié)的剖視結(jié)構(gòu)示意圖，同時(shí)有了承插凹槽保證關(guān)節(jié)不會掉落，起到支撐作用，其他結(jié)構(gòu)相同。如果是三點(diǎn)或大于三點(diǎn)的面接觸，則只能有很小的彎曲和扭動如人體的脊柱關(guān)節(jié)連接，因此通過各種變形和變尺寸可用于所有動物關(guān)節(jié)和類人機(jī)器人的應(yīng)用。按上述關(guān)節(jié)的運(yùn)動方式，為真正起到仿生作用可以根據(jù)人體各骨骼關(guān)節(jié)或其他動物以及類人機(jī)器人的需要改變大小和外型尺寸，適應(yīng)仿生關(guān)節(jié)各個(gè)部位的需要滿足人類其它動物和類人機(jī)器人的關(guān)節(jié)連接活動使其更加靈活和自如，同時(shí)如果隨著小型微型機(jī)械的發(fā)展可在很小的動物上使用此裝置。其特性是通過柔性和彈性材料很好的保證運(yùn)動和骨骼連接，減少緩沖各種沖擊震動。綜上所述，本實(shí)用新型結(jié)合仿生技術(shù)、機(jī)械、潤滑結(jié)構(gòu)等相關(guān)方面領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，可大尺寸容易加工。在微小尺寸的關(guān)節(jié)上利用現(xiàn)代微加工技術(shù)，最終用于各個(gè)領(lǐng)域，將這些機(jī)械式仿生關(guān)節(jié)附著在機(jī)器人或其它類四肢動物機(jī)械的鉸接的金屬骨骼或金屬骨架上，就可以使上述類人機(jī)器人或其它類四肢動物機(jī)械更加靈活自如。同時(shí)也可用于機(jī)械加工的各種機(jī)械臂機(jī)械手等。
本實(shí)用新型通過封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置實(shí)現(xiàn)各種關(guān)節(jié)運(yùn)動，特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單成本低廉易加工制作。即使損壞也很容易更換。特點(diǎn)是通過封閉潤滑達(dá)到仿生關(guān)節(jié)的彎曲運(yùn)動。同時(shí)，通過非彈性限位連接控制和限制彎曲，防止縱向位移防止脫落安全保護(hù)緊固連接作用，保證關(guān)節(jié)的穩(wěn)定性和安全性。本實(shí)用新型可作為一種革新的連接裝置大范圍應(yīng)用于各種機(jī)械和機(jī)器人生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，由主體仿生骨骼(1)、從動仿生骨骼、彈性易伸縮腔殼體O)、腔體密封卡箍(3)、彈性防震材料(5)、高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)和強(qiáng)力非彈性限位連接(7)構(gòu)成封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，其特征是在彈性易伸縮腔殼體(2)內(nèi)填充潤滑脂(8)滿足高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)的潤滑要求，由潤滑脂(8)保持主體仿生骨骼 (1)和從動仿生骨骼(4)之間的潤滑作用，彈性易伸縮腔殼體O)、潤滑脂(8)保護(hù)高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)，同時(shí)保證關(guān)節(jié)裝置良好的彎曲扭動和滑動，由彈性易伸縮腔殼體(2) 在彎曲和拉伸的情況下同樣保持腔體內(nèi)潤滑脂不流失和潤滑，腔體密封卡箍⑶利用主體仿生骨骼(1)和從動仿生骨骼(4)的卡槽密封彈性易伸縮腔殼體( ，同時(shí)在接觸面也使用膠粘，保持彈性易伸縮腔殼體O)內(nèi)的潤滑脂(8)不泄漏。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所述的彈性防震材料( 用來減緩?fù)獠康臎_擊和振動，高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)降低接觸面的摩擦力和延長使用壽命，強(qiáng)力非彈性限位連接(7)可根據(jù)彎曲方向的需要沿圓周多處位置設(shè)置， 限制關(guān)節(jié)裝置的彎曲，強(qiáng)力非彈性限位連接(7)控制主體仿生骨骼(1)和從動仿生骨骼(4) 兩部件之間的間隙尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，其特征在于，所述的一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，可適用于球型有旋轉(zhuǎn)功能的關(guān)節(jié)髖關(guān)節(jié)。
專利摘要一種封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，由主體仿生骨骼(1)、從動仿生骨骼(4)、彈性易伸縮腔殼體(2)、腔體密封卡箍(3)、彈性防震材料(5)、高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)和強(qiáng)力非彈性限位連接(7)構(gòu)成封閉潤滑的仿生關(guān)節(jié)裝置，在彈性易伸縮腔殼體(2)內(nèi)填充潤滑脂(8)滿足高強(qiáng)度耐磨自潤滑材料(6)的潤滑要求，腔體密封卡箍(3)利用主體仿生骨骼(1)和從動仿生骨骼(4)的卡槽密封彈性易伸縮腔殼體(2)，同時(shí)在接觸面也使用膠粘，保持彈性易伸縮腔殼體(2)內(nèi)的潤滑脂(8)不泄漏。
文檔編號B25J17/02GK202200304SQ20112015637
公開日2012年4月25日 申請日期2011年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者趙德政 申請人:趙德政