专利名称：一种适用于蛇形机器人的电磁力驱动的三自由度关节的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种关节机构，更特别地说，是指一种采用电磁驱动的、能够实现空间三自由度运动的、适用于制作蛇形机器人的关节机构。
背景技术：
蛇形机器人是一种能够模仿生物蛇运动的新型仿生机器人。由于它能像生物一样实现“无肢运动”，因而被国际机器人业界称为“最富于现实感的机器人〃。蛇类生物这种无肢运动是对机器人运动形式的一个重大补充，在地震、矿难、洪水等灾害的搜救工作，以及野外侦查中具有巨大的应用潜力；同时，由于其独特的柔性运动方式，在工业自动化、医疗器械以及空间站的维护中也显得极为重要。近年来，蛇形机器人得到了包括日本和美国在内的多个国家的政府以及研究者的高度重视，并已进行了初步的应用。日本东京科技大学于1972年研制出世界上第一条蛇形机器人，其速度可达40厘米/秒。而美国的蛇形机器人研究则代表了当今世界的先进水平。2000年10月，美国航空航天局在加利福利亚装备研制中心展示了一种用于外太空探险的蛇形机器人，它能在一些复杂地形行走时如履平地，运动十分灵活，并具有探测、侦探等多种功能。一般蛇形机器人包括有机械结构部分和控制部分，机械结构部分可以分为蛇头、蛇体和蛇尾，蛇体的节数可以根据使用环境来设定。控制部分可以分为上位机、信号接收处理部分等。2011年2月第30卷第3期在“企业技术开发”期刊中公开了《蛇形机器人运动机构设计》一文，作者杨文璟设计了新的自翻转机构和爬升机构。目前蛇形机器人的关节机构往往采用多个电机加上复杂的齿轮、蜗轮、蜗杆、丝杠或者串并联机构实现多自由度运动，这种多电机设计方式使得关节结构复杂、效率低下，而且造成蛇形机器人系统动作不够灵活，机械结构之间易磨损，使用寿命短等缺陷。电磁体(electromagnet),由磁芯和线圈构成，当线圈中有电流流过时能产生磁场的装置。永磁体(Permanent Magnet),能够长期保持其磁性的磁体。如天然的磁石(磁铁矿)和人造磁钢(铁镍钴磁钢)等。永磁体也叫硬磁体，不易失磁，也不易被磁化。
发明内容
为了解决传统蛇形机器人关节机械结构复杂、采用电机过多、动作不够灵活、易磨损寿命低等问题，本发明采用电磁体与永磁体配合的驱动原理，设计出一种适用于蛇形机器人的且采用电磁力驱动的紧凑型三自由度关节。该关节能实现多个自由度的运动以及关节与关节之间在磁极性方向变化的条件下实现关节的伸长、收缩运动。多个关节的首尾连接构成一个蛇形机器人，在保证蛇形机器人各个关节动作灵活的基础上，简化了蛇形机器人整体的机械结构，翻转及爬升控制简单，无齿轮连杆带来的磨损，降低了生产成本，提高了使用寿命。本发明的一种电磁力驱动的蛇形机器人关节，该关节包括有电磁体组(I)、永磁体组(2)、触觉检测环(3)、推力弹簧(4)、弹簧支撑座(5)、接触式开关安装板(6)和支架(7)；电磁体组(I)包括有四个结构相同的线圈和四个结构相同的线圈骨架；所述四个结构相同的线圈是指线圈组一、线圈组二、线圈组三和线圈组四；线圈组一采用铜线绕组在第一线圈柱(113)上构成第一线圈(IlA)和第二线圈(IlB);第一线圈(IlA)与第二线圈(IlB)之间的铜线为连续的；线圈组二采用铜线绕组在第二线圈柱(123)上构成第三线圈(12A)和第四线圈(12B);第三线圈(12A)与第四线圈(12B)之间的铜线为连续的；线圈组三采用铜线绕组在第三线圈柱(133)上构成第五线圈(13A)和第六线圈(13B);第五线圈(13A)与第六线圈(13B)之间的铜线为连续的；线圈组四采用铜线绕组在第四线圈柱(143)上构成第七线圈(14A)和第八线圈(14B);第七线圈(14A)与第八线圈(14B)之间的铜线为连续的。所述四个结构相同的线圈骨架是指第一线圈骨架(11)、第二线圈骨架(12)、第三线圈骨架(13)和第四线圈骨架(14)；第一线圈骨架(11)包括有第一上倾斜圆盘(111 )、第一下倾斜圆盘(112 )和第一线圈柱(113);所述第一上倾斜圆盘(111)的中心设有A中心孔(111B)，所述第一上倾斜圆盘(111)的上端为上倾斜板面(111A)，该上倾斜板面(IllA)向下倾斜5度；所述第一下倾斜圆盘(112)的中心设有B中心孔(112B)，所述第一下倾斜圆盘(112)的下端为下倾斜板面(112A)，该下倾斜板面(112A)向上倾斜5度；第一线圈柱(113)的上连接柱(113A)穿过接触式开关安装板(6)上的第一通孔(61)后，并在第一线圈柱(113)上缠绕铜线形成第一线圈(IlA)和第二线圈(11B)，第一线圈(IlA)与第二线圈(IlB)的铜线为连续的，第一线圈柱(113 )的上连接柱(113A)粘接在第一上倾斜圆盘(111)的A中心孔(11IB)内，第一线圈柱(113)的下连接柱(113B)粘接在第一下倾斜圆盘(112)的B中心孔(112B)内。第二线圈骨架(12)包括有第二上倾斜圆盘(121)、第二下倾斜圆盘(122)和第二线圈柱(123);所述第二上倾斜圆盘(121)的中心设有C中心孔(121B)，所述第二上倾斜圆盘(121)的上端为上倾斜板面(121A)，该上倾斜板面(121A)向下倾斜5度；所述第二下倾斜圆盘(122)的中心设有D中心孔(122B)，所述第二下倾斜圆盘(122)的下端为下倾斜板面(122A)，该下倾斜板面(122A)向上倾斜5度；第二线圈柱(123)的上连接柱(123A)穿过接触式开关安装板(6)上的第二通孔(62)后，并在第二线圈柱(123)上缠绕铜线形成第三线圈(12A)和第四线圈(12B)，第三线圈(12A)与第四线圈(12B)的铜线为连续的，第二线圈柱(123)的上连接柱(123A)粘接在第二上倾斜圆盘(121)的C中心孔(121B)内，第二线圈柱(123)的下连接柱(123B)粘接在第二下倾斜圆盘(122)的D中心孔(122B)内。第三线圈骨架(13)包括有第三上倾斜圆盘(131)、第三下倾斜圆盘(132)和第三线圈柱(133);所述第三上倾斜圆盘(131)的中心设有E中心孔(131B)，所述第三上倾斜圆盘(131)的上端为上倾斜板面(131A)，该上倾斜板面(131A)向下倾斜5度；所述第三下倾斜圆盘(132)的中心设有F中心孔(132B)，所述第三下倾斜圆盘(132)的下端为下倾斜板面(132A)，该下倾斜板面(132A)向上倾斜5度；第三线圈柱(133)的上连接柱(133A)穿过接触式开关安装板(6)上的第三通孔(63)后，并在第三线圈柱(133)上缠绕铜线形成第五线圈(13A)和第六线圈(13B)，第五线圈(13A)与第六线圈(13B)的铜线为连续的，第五线圈柱(133)的上连接柱(133A)粘接在第三上倾斜圆盘(131)的E中心孔(131B)内，第三线圈柱(133)的下连接柱(133B)粘接在第三下倾斜圆盘(132)的F中心孔(132B)内。第四线圈骨架(14)包括有第四上倾斜圆盘(141)、第四下倾斜圆盘(142)和第四线圈柱(143);所述第四上倾斜圆盘(141)的中心设有G中心孔(141B)，所述第四上倾斜圆盘(141)的上端为上倾斜板面(141A)，该上倾斜板面(141A)向下倾斜5度；所述第四下倾斜圆盘(142)的中心设有H中心孔(142B)，所述第四下倾斜圆盘(142)的下端为下倾斜板面(142A)，该下倾斜板面(142A)向上倾斜5度；第四线圈柱(143)的上连接柱(143A)穿过接触式开关安装板(6)上的第四通孔(64)后，并在第四线圈柱(143)上缠绕铜线形成第四线圈(14A)和第二线圈(14B)，第四线圈(14A)与第二线圈(14B)的铜线为连续的，第四线圈柱(143)的上连接柱(143A)粘接在第四上倾斜圆盘(141)的G中心孔(141B)内，第四线圈柱(143)的下连接柱(143B)粘接在第四下倾斜圆盘(142)的H中心孔(142B)内。永磁体组(2)包括有四个结构相同的永磁体，即第一永磁体(21)、第二永磁体(22)、第三永磁体(23)和第四永磁体(24)；第一永磁体(21)上设有第一凹槽(211)，第一永磁体(21)的上端为第一上倾斜板面(212)，第一永磁体(21)的下端为第一下倾斜板面(213);第一上倾斜板面(212)的向下倾斜5度；第一下倾斜板面(213)的向上倾斜5度；第二永磁体(22)上设有第二凹槽(221)，第二永磁体(22)的上端为第二上倾斜板面(222)，第二永磁体(22)的下端为第二下倾斜板面(223);第二上倾斜板面(222)的向下倾斜5度；第二下倾斜板面(223)的向上倾斜5度；第三永磁体(23)上设有第三凹槽(231)，第三永磁体(23)的上端为第三上倾斜板面(232)，第三永磁体(23)的下端为第三下倾斜板面(233);第三上倾斜板面(232)的向下倾斜5度；第三下倾斜板面(233)的向上倾斜5度；第四永磁体(24)上设有第四凹槽(241)，第四永磁体(24)的上端为第四上倾斜板面(242)，第四永磁体(24)的下端为第四下倾斜板面(243);第四上倾斜板面(242)的向下倾斜5度；第四下倾斜板面(243)的向上倾斜5度。触觉检测环(3)的内板面上设有内凹槽(31)，该内凹槽(31)用于接触式开关(6A)的触头(6A1)在槽内运动；推力弹簧(4)的一端称为弹簧的首端(41)，推力弹簧(4)的另一端称为弹簧的尾端(42);推力弹簧(4)的截面为矩形(43);—个关节的推力弹簧(4)的弹簧尾端(42)粘接在支架(7)的阶梯通孔(75)的内凸台(76)的凸台上端面(77)上；另一个关节的推力弹簧的弹簧首端粘接在支架(7)的阶梯通孔(75)的内凸台(76)的凸台下端面(78)上。弹簧支撑座(5)的中心为第五通孔(51)，该第五通孔(51)用于推力弹簧(4)穿过；弹簧支撑座(5)上设有第一空心圆柱(52)、第二空心圆柱(53)和安装面(54)，所述安装面
(54)粘接在接触式开关安装板(6)的下板面上，所述第一空心圆柱(52)穿过接触式开关安装板(6)的中心通孔(65)；接触式开关安装板(6)的中心设有中心通孔(65)，该中心通孔(65)用于安装弹簧支撑座(5);接触式开关安装板(6)的板面上均匀设有第一通孔(61)、第二通孔(62)、第三通孔(63)和第四通孔(64)；第一通孔(61)用于第一线圈骨架(11)的第一上倾斜圆盘(111)上的圆柱(IllA)穿过；
第二通孔(62)用于第二线圈骨架(12)的第二上倾斜圆盘(121)上的圆柱(121A)穿过；第三通孔(63)用于第三线圈骨架(13)的第三上倾斜圆盘(131)上的圆柱(131A)穿过；第四通孔(64)用于第四线圈骨架(14)的第四上倾斜圆盘(141)上的圆柱(141A)穿过；接触式开关安装板(6)的圆边上均匀安装有多个接触式开关(6A)，接触式开关(6A)的触头(6A1)置于触觉检测环(3)的内凹槽(31)内；支架(7)的圆盘体(7A)上设有第六通孔(71)、第七通孔(72)、第八通孔(73)、第九通孔(74);第六通孔(71)内安装有第一永磁体(21);第七通孔(72)内安装有第二永磁体
(22);第八通孔(73)内安装有第三永磁体(23);第九通孔(74)内安装有第四永磁体(24)；支架(7)的圆盘体(7A)的中心设有阶梯通孔(75)，阶梯通孔(75)内设有内凸台(76);所述内凸台(76 )的上端面(77 )与一个推力弹簧的尾端粘接，所述内凸台(76 )的下端面(78 )与另一个推力弹簧的首端粘接。本发明电磁驱动蛇形机器人关节的优点在于:①本发明采用4组电磁铁和永磁铁作为驱动元件使蛇形机器人关节机械结构大为简化，并且能实现三自由度运动，采用本发明作为关节的蛇形机器人不仅能实现蜿蜒前进、后退、侧移、翻滚、攀爬、越障等多个动作，还可以实现类似蚯蚓的蠕动前进。本发明具有结构紧凑、控制方便、模块化可重构、耐磨损、可靠性高成本低等特点。②相邻关节之间采用推力弹簧连接，使这种关节具有柔性，抗冲击能力强，不易损坏。由这种关节串联而成的蛇形机器人特别适于处理突发事件，比如火灾现场搜救、战场侦察、空投探测等场合。③由于无刷电磁驱动蛇形机器人关节运行过程中不会产生电火花，因此较适于煤矿瓦斯泄露事故搜救。由该机器人关节串联组成的蛇形机器人加装防水外套后可在水中游动，特别适于煤矿透水事故搜救。
图1是本发明电磁驱动蛇形机器人关节的外部结构图。图1A是本发明电磁驱动蛇形机器人关节的另一视角外部结构图。图1B是本发明电磁驱动蛇形机器人关节的正视图。图1C是本发明电磁驱动蛇形机器人关节的弹簧支撑座、电磁体组与接触式开关安装板的装配图。图1D是本发明电磁驱动蛇形机器人关节的分解图。图2是本发明支架的结构图。图2A是本发明支架的俯视图。图2B是图2A的A — A视图。图3是本发明推力弹簧的正视图。图3A是本发明推力弹簧的外部结构图。图4是本发明上倾斜圆盘的切割示意图。
图4A是本发明下倾斜圆盘的切割示意图。图4B是本发明线圈柱的正视图。图4C是本发明第一线圈骨架的分解图。图4D是本发明第二线圈骨架的分解图。图4E是本发明第三线圈骨架的分解图。图4F是本发明第四线圈骨架的分解图。图5是本发明永磁体的切割示意图。图5A是本发明第一永磁体的结构图。图5B是本发明第二永磁体的结构图。图5C是本发明第三永磁体的结构图。图是本发明第四永磁体的结构图。图6是将多个本发明的蛇形机器人关节串联起来组成一个蛇形机器人的结构示意图。图7是本发明四个电磁体与四个永磁体之间的装配图。图7A是一侧加载反向电流一侧加载正向电流时的关节运动步态示意图。图7B是两侧同时加载反向电流时的关节运动步态示意图。图7C是两侧同时加载正向电流时的关节运动步态示意图。
权利要求
1.一种电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:该关节包括有电磁体组(I)、永磁体组(2)、触觉检测环(3)、推力弹簧(4)、弹簧支撑座(5)、接触式开关安装板(6)和支架(7)； 电磁体组(I)包括有四个结构相同的线圈和四个结构相同的线圈骨架； 所述四个结构相同的线圈是指线圈组一、线圈组二、线圈组三和线圈组四； 线圈组一采用铜线绕组在第一线圈柱(113)上构成第一线圈(11A)和第二线圈(11B);第一线圈(IlA)与第二线圈(IlB)之间的铜线为连续的； 线圈组二采用铜线绕组在第二线圈柱(123)上构成第三线圈(12A)和第四线圈(12B);第三线圈(12A)与第四线圈(12B)之间的铜线为连续的； 线圈组三采用铜线绕组在第三线圈柱(133)上构成第五线圈(13A)和第六线圈(13B);第五线圈(13A)与第六线圈(13B)之间的铜线为连续的； 线圈组四采用铜线绕组在第四线圈柱(143)上构成第七线圈(14A)和第八线圈(14B);第七线圈(14A)与第八线圈(14B)之间的铜线为连续的。
所述四个结构相同的线圈骨架是指第一线圈骨架(11)、第二线圈骨架(12)、第三线圈骨架(13)和第四线圈骨架(14)； 第一线圈骨架(11)包括有第一上倾斜圆盘(111 )、第一下倾斜圆盘(112 )和第一线圈柱(113);所述第一上倾斜圆盘(111)的中心设有A中心孔(111B)，所述第一上倾斜圆盘(111)的上端为上倾斜板面(111A)，该上倾斜板面(IllA)向下倾斜5度；所述第一下倾斜圆盘(112)的中心设有B中心孔(112B)，所述第一下倾斜圆盘(112)的下端为下倾斜板面(112A)，该下倾斜板面(112A)向上倾斜5度；第一线圈柱(113)的上连接柱(113A)穿过接触式开关安装板(6)上的第一通孔(61)后，并在第一线圈柱(113)上缠绕铜线形成第一线圈(IlA)和第二线圈(11B)，第一线圈(IlA)与第二线圈(IlB)的铜线为连续的，第一线圈柱(113)的上连接柱(113A)粘接在第一上倾斜圆盘(111)的A中心孔(IllB)内，第一线圈柱(113)的下连接柱(113B)粘接在第一下倾斜圆盘(112)的B中心孔(112B)内。
第二线圈骨架(12)包括有第二上倾斜圆盘(121)、第二下倾斜圆盘(122)和第二线圈柱(123);所述第二上倾斜圆盘(121)的中心设有C中心孔(121B)，所述第二上倾斜圆盘(121)的上端为上倾斜板面(121A)，该上倾斜板面(121A)向下倾斜5度；所述第二下倾斜圆盘(122)的中心设有D中心孔(122B)，所述第二下倾斜圆盘(122)的下端为下倾斜板面(122A)，该下倾斜板面(122A)向上倾斜5度；第二线圈柱(123)的上连接柱(123A)穿过接触式开关安装板(6)上的第二通孔(62)后，并在第二线圈柱(123)上缠绕铜线形成第三线圈(12A)和第四线圈(12B)，第三线圈(12A)与第四线圈(12B)的铜线为连续的，第二线圈柱(123)的上连接柱(123A)粘接在第二上倾斜圆盘(121)的C中心孔(121B)内，第二线圈柱(123)的下连接柱(123B)粘接在第二下倾斜圆盘(122)的D中心孔(122B)内。
第三线圈骨架(13)包括有第三上倾斜圆盘(131)、第三下倾斜圆盘(132)和第三线圈柱(133);所述第三上倾斜圆盘(131)的中心设有E中心孔(131B)，所述第三上倾斜圆盘(131)的上端为上倾斜板面(131A)，该上倾斜板面(131A)向下倾斜5度；所述第三下倾斜圆盘(132)的中心设有F中心孔(132B)，所述第三下倾斜圆盘(132)的下端为下倾斜板面(132A)，该下倾斜板面(132A)向上 倾斜5度；第三线圈柱(133)的上连接柱(133A)穿过接触式开关安装板(6)上的第三通孔(63)后，并在第三线圈柱(133)上缠绕铜线形成第五线圈(13A)和第六线圈(13B)，第五线圈(13A)与第六线圈(13B)的铜线为连续的，第五线圈柱(133)的上连接柱(133A)粘接在第三上倾斜圆盘(131)的E中心孔(131B)内，第三线圈柱(133)的下连接柱(133B)粘接在第三下倾斜圆盘(132)的F中心孔(132B)内。
第四线圈骨架(14)包括有第四上倾斜圆盘(141)、第四下倾斜圆盘(142)和第四线圈柱(143);所述第四上倾斜圆盘(141)的中心设有G中心孔(141B)，所述第四上倾斜圆盘(141)的上端为上倾斜板面(141A)，该上倾斜板面(141A)向下倾斜5度；所述第四下倾斜圆盘(142)的中心设有H中心孔(142B)，所述第四下倾斜圆盘(142)的下端为下倾斜板面(142A)，该下倾斜板面(142A)向上倾斜5度；第四线圈柱(143)的上连接柱(143A)穿过接触式开关安装板(6)上的第四通孔(64)后，并在第四线圈柱(143)上缠绕铜线形成第四线圈(14A)和第二线圈(14B)，第四线圈(14A)与第二线圈(14B)的铜线为连续的，第四线圈柱(143)的上连接柱(143A)粘接在第四上倾斜圆盘(141)的G中心孔(141B)内，第四线圈柱(143)的下连接柱(143B)粘接在第四下倾斜圆盘(142)的H中心孔(142B)内。
永磁体组(2)包括有四个结构相同的永磁体，即第一永磁体(21)、第二永磁体(22)、第三永磁体(23 )和第四永磁体(24 ); 第一永磁体(21)上设有第一凹槽(211)，第一永磁体(21)的上端为第一上倾斜板面(212)，第一永磁体(21)的下端为第一下倾斜板面(213);第一上倾斜板面(212)的向下倾斜5度；第一下倾斜板面(213)的向上倾斜5度； 第二永磁体(22)上设有第二凹槽(221)，第二永磁体(22)的上端为第二上倾斜板面(222)，第二永磁体(22)的下端为第二下倾斜板面(223);第二上倾斜板面(222)的向下倾斜5度；第二下倾斜板面(223)的向上倾斜5度； 第三永磁体(23)上设有第三凹槽(231)，第三永磁体(23)的上端为第三上倾斜板面(232)，第三永磁体(23)的下端为第三下倾斜板面(233);第三上倾斜板面(232)的向下倾斜5度；第三下倾斜板面(233)的向上倾斜5度； 第四永磁体(24)上设有第四凹槽(241)，第四永磁体(24)的上端为第四上倾斜板面(242)，第四永磁体(24)的下端为第四下倾斜板面(243);第四上倾斜板面(242)的向下倾斜5度；第四下倾斜板面(243)的向上倾斜5度。
触觉检测环(3)的内板面上设有内凹槽(31)，该内凹槽(31)用于接触式开关(6A)的触头(6A1)在槽内运动； 推力弹黃(4)的一端称为弹黃的首端(41),推力弹黃(4)的另一端称为弹黃的尾端(42);推力弹黃(4)的截面为矩形(43) ； Iv关节的推力弹黃(4)的弹黃尾端(42)粘接在支架(7)的阶梯通孔(75)的内凸台(76)的凸台上端面(77)上；另一个关节的推力弹簧的弹簧首端粘接在支架(7 )的阶梯通孔(75 )的内凸台(76 )的凸台下端面(78 )上。
弹簧支撑座(5)的中心为第五通孔(51)，该第五通孔(51)用于推力弹簧(4)穿过；弹簧支撑座(5)上设有第一空心圆柱(52)、第二空心圆柱(53)和安装面(54)，所述安装面(54)粘接在接触式开关安装板(6)的下板面上，所述第一空心圆柱(52)穿过接触式开关安装板(6)的中心通孔(65)； 接触式开关安装板(6)的中心设有中心通孔(65)，该中心通孔(65)用于安装弹簧支撑座(5);接触式开关安装板(6)的板面上均匀设有第一通孔(61)、第二通孔(62)、第三通孔(63)和第四通孔(64)；第一通孔(61)用于第一线圈骨架(11)的第一上倾斜圆盘(111)上的圆柱(IllA)穿过; 第二通孔(62)用于第二线圈骨架(12)的第二上倾斜圆盘(121)上的圆柱(121A)穿过; 第三通孔(63)用于第三线圈骨架(13)的第三上倾斜圆盘(131)上的圆柱(131A)穿过； 第四通孔(64)用于第四线圈骨架(14)的第四上倾斜圆盘(141)上的圆柱(141A)穿过； 接触式开关安装板(6)的圆边上均匀安装有多个接触式开关(6A)，接触式开关(6A)的触头(6A1)置于触觉检测环(3)的内凹槽(31)内； 支架(7)的圆盘体(7A)上设有第六通孔(71)、第七通孔(72)、第八通孔(73)、第九通孔(74);第六通孔(71)内安装有第一永磁体(21);第七通孔(72)内安装有第二永磁体(22)；第八通孔(73)内安装有第三永磁体(23);第九通孔(74)内安装有第四永磁体(24);支架(7)的圆盘体(7A)的中心设有阶梯通孔(75)，阶梯通孔(75)内设有内凸台(76);所述内凸台(76)的上端面(77)与一个推力弹簧的尾端粘接，所述内凸台(76)的下端面(78)与另一个推力弹簧的首端粘接。
2.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:线圈骨架由上倾斜圆盘(1B)、下倾斜圆盘(ID)和线圈柱(IE)构成；所述的上倾斜圆盘(IB)是在一圆柱形的上圆盘基材(IA)上，将上圆盘基材(IA)加工成横截面为圆形、纵面截面为带有一斜边的梯形；上圆盘基材(IA)的上端面(IAl)以下切角0 =5°进行切除，得到上倾斜圆盘(IB)的上倾斜板面；所述的下倾斜圆盘(ID)是在一圆柱形的下圆盘基材(IC)上，将下圆盘基材(1C)加工成横截面为圆形、纵面截面为带有一斜边的梯形；下圆盘基材(1C)的下端面(1C2)以上切角Y =5°进行切除，得到下圆盘(IB)的下倾斜板面。所述线圈柱(IE)用于缠绕铜线，线圈柱(IE)的一端连接柱置于上倾斜圆盘(IB)的中心孔内，线圈柱(IE)的另一端连接柱置于下倾斜圆盘(ID)的中心孔内。
3.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:永磁体是在一圆柱形的基材(2A)上，将基材(2A)加工成横截面为圆形、纵面截面为梯形的永磁体(2B )。基材(2A)的上端面以下切角a =5°进行切除，得到的永磁体(2B)的上倾斜板面；基材(2A)的下端面以上切角￠=5°进行切除，得到的永磁体(2B)的下倾斜板面。
4.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:触觉检测环(3)选用塑料材料加工。
5.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:推力弹簧(4)选用钢材料加工。
6.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:弹簧支撑座(5)选用金属材料加工。
7.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:接触式开关安装板(6)选用塑料材料加工。
8.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:支架(7)选用塑料材料加工。
9.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:当电磁体组(I)分别加载脉冲大电流时，会吸引或排斥相对放置的永磁体组(2)，实现了关节的偏转运动。
10.根据权利要求1所述的电磁力驱动的蛇形机器人关节，其特征在于:当电磁体组(I)同时加载同向的脉冲 电流时，实现了关节伸长或收缩。
全文摘要
本发明公开了一种适用于蛇形机器人的电磁力驱动的三自由度关节，该关节包括有电磁体组、永磁体组、触觉检测环、推力弹簧、弹簧支撑座、接触式开关安装板和支架。推力弹簧置于弹簧支撑座内，电磁体组和弹簧支撑座安装在接触式开关安装板上，触觉检测环安装在接触式开关安装板的外部，永磁体组安装在支架上。本发明设计的适用于蛇形机器人的单个关节，当电磁体组分别加载脉冲大电流时会吸引或排斥相对放置的永磁体组，实现关节进行偏转运动。当电磁体组同时加载同向的脉冲电流时可实现关节伸长或收缩。将多个本发明设计的关节串联起来便组成一个蛇形机器人，能够模拟蛇类进行蜿蜒运动、伸缩运动、侧向运动。本发明关节具有结构紧凑、运动灵活、机械磨损小、不产生电火花的特点。
文档编号B25J17/00GK103170985SQ20131006245
公开日2013年6月26日 申请日期2013年2月27日 优先权日2013年2月27日
发明者严亮, 刘天龙, 姚楠, 张磊, 焦宗夏 申请人:北京航空航天大学