骨节式传动机构的制作方法

本发明涉及传动机构技术领域，尤其涉及一种骨节式传动机构。

背景技术：

传动机构在现代工业生产中应用及其广泛，目前的传动机构用的较多的是直线传动机构和可以实现曲线传动的机器人，例如在现有的功能沙发一般设置有可调节角度的靠背，使得客户在休息或者休闲娱乐时根据自己的需求将沙发的靠背调节成合适的角度，这种沙发实现靠背的摆动是采用直线伸缩传动机构实现的。

但是直线传动机构的适用场景较为狭窄，只能实现物体的直线运动，运动的轨迹比较局限，运动也不够灵活。

现有的实现曲线传动的装置多采用柔性运动的机器人来实现的，机器人综合了机械，微电子与计算机，自动控制，传感器与信息处理以及人工智能等多学科的研究成果，是机电一体化技术的典型载体。

但是通过现有的机器人来实现曲线运动，会使得装置的结构复杂，现有的机器人摆动僵硬，还具有结构复杂和维修成本高的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中的传动机构运动灵活性不高、轨迹比较局限的技术问题，本发明的骨节式传动机构可以在平面内沿曲线轨迹摆动，运动灵活性较高。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种骨节式传动机构，包括多个骨节板，所述多个骨节板从前往后依次首尾相连，相邻两个骨节板之间活动连接，且相邻两个骨节板之间形成有柔性运动间距；

多个传动机构单元，所述多个传动机构单元和多个骨节板一一对应，且每个传动机构单元安装在对应的骨节板上，相邻两个传动机构单元之间传动连接，所述多个传动机构单元中任意一个传动机构单元和与其对应的骨节板固定连接，其余传动机构单元与其对应的骨节板转动连接；

驱动机构，所述驱动机构与多个传动机构单元中任意一个传动机构单元传动连接，驱动机构能够带动传动机构单元运动，从而使得多个骨节板通过其余传动机构单元以及柔性运动间距的配合形成柔性传动链，所述多个骨节板均位于平面a内，所述柔性传动链能够在平面a内沿曲线轨迹运动。

进一步，所述传动机构单元包括偶数个齿轮，所述齿轮沿骨节板长度方向依次排列，相邻的两个所述齿轮相啮合，所述第一个传动机构单元上的任意一个齿轮与对应的第一个骨节板固定连接，其余传动机构单元上的齿轮和各自对应的骨节板转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮传动连接。

进一步，所述驱动机构位于最后一个传动机构单元处，所述驱动机构与最后一个齿轮传动连接。

进一步，所述传动机构单元包括偶数个齿轮，所述齿轮沿骨节板长度方向依次排列，相邻的两个所述齿轮相啮合，所述最中间传动机构单元上两端的齿轮与对应的骨节板固定连接，其余传动机构单元上的齿轮和各自对应的骨节板转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮传动连接。

进一步，所述驱动机构设置在柔性传动链的两端，所述驱动机构与柔性传动链两端的齿轮传动连接。

进一步，所述最中间的传动机构单元上包括奇数个齿轮，其余传动机构单元包括偶数个齿轮，所述齿轮沿骨节板长度方向依次排列，相邻的两个所述齿轮相啮合，所述第一个传动机构单元和最后一个传动机构单元上的任意一个齿轮与骨节板固定连接，其余传动机构单元上的齿轮和各自对应的骨节板转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮传动连接。

进一步，所述驱动机构设置在柔性传动链的中间位置，所述驱动机构与柔性传动链最中间的齿轮传动连接。

进一步，所述传动机构单元包括奇数个齿轮，所述齿轮沿骨节板长度方向依次排列，相邻的两个所述齿轮相啮合，所述第一个传动机构单元上的任意一个齿轮与骨节板固定连接，其余传动机构单元上的齿轮和各自对应的骨节板转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮传动连接。

进一步，所述驱动机构位于最后一个传动机构单元处，所述驱动机构与最后一个齿轮传动连接。

进一步，所述驱动机构包括驱动电机，所述驱动电机与骨节板固定连接，所述驱动电机输出轴与齿轮传动连接，所述驱动电机输出轴上传动连接有自锁机构。

进一步，所述自锁机构包括箱体，所述箱体内安装有蜗杆，所述蜗杆与箱体转动连接，所述蜗杆与驱动电机输出轴传动连接，所述箱体内设有与蜗杆啮合的涡轮，所述涡轮与箱体转动连接，所述涡轮的输出轴与最后一个骨节板上的齿轮传动连接。

进一步，相邻两个骨节板之间通过连接结构转动连接，所述连接结构靠近驱动机构的一端与其中一个骨节板固定连接，另一端与相邻的骨节板转动连接。

进一步，所述连接结构包括连杆，所述连杆靠近驱动机构的一端与其中一个骨节板固定连接，另一端与相邻的骨节板转动连接。

进一步，所述连杆靠近驱动机构的一端设有两个定位孔，所述定位孔内设有定位销钉，所述定位销钉与骨节板固定连接。

进一步，所述连杆远离定位孔的一端设有连接轴，所述连接轴与骨节板端部的齿轮同轴设置且固定连接，所述连接轴贯穿骨节板且与骨节板转动连接，所述连接轴的两端固定连接有限位销钉，所述限位销钉与骨节板相抵触。

进一步，所述骨节板包括上骨板和下骨板，所述上骨板和所述下骨板平行设置，且上骨板和下骨板之间形成安装齿轮的安装空间，所述上骨板与下骨板固定连接。

进一步，所述上骨板和所述下骨板的四个边角均设有倒角，相邻两块骨节板上的倒角之间形成柔性运动间距。

本发明的有益效果是，本发明的骨节式传动机构通过驱动机构驱动传动机构单元运动，然后通过传动机构单元传递运动，实现骨节式传动机构在平面内沿曲线轨迹摆动，具有运动灵活性较高的优点，并且本发明的骨节式传动机构结构简单、安装方便；并且可以通过调整柔性运动间距的大小实现对骨节板的曲线运动轨迹进行调节。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明实施例1的骨节式传动机构的第一状态示意图。

图2是本发明实施例1的骨节式传动机构的第二状态示意图。

图3是本发明实施例1的骨节式传动机构骨节板未转动时的状态图。

图4是本发明实施例1的骨节式传动机构局部剖视图。

图5是图4中a处的放大图。

图6是图4中b处的放大图。

图7是本发明实施例2中的骨节式传动机构的结构示意图。

图8是本发明实施例3中的骨节式传动机构的结构示意图。

图9是本发明实施例4中的骨节式传动机构的结构示意图。

图中：1、骨节板；11、上骨板；12、下骨板；2、柔性运动间距；21、倒角；3、齿轮；4、连杆；41、定位销钉；42、连接轴；43、限位销钉；5、驱动电机；6、箱体；61、蜗杆；62、涡轮；7、转动间距。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：如图1至图6所示，是本发明的最优实施例的骨节式传动机构，包括多个骨节板1，多个骨节板1从前往后依次首尾相连，相邻两个骨节板1之间通过连接结构转动连接，连接结构的一端与其中一个骨节板1固定连接，另一端与相邻的骨节板1转动连接。

连接结构包括连杆4，连杆4的一端与其中一个骨节板1固定连接，另一端与相邻的骨节板1转动连接，连杆4的一端设有两个定位孔，定位孔内设有定位销钉41，定位销钉41与骨节板1固定连接，连杆4远离定位孔的一端设有连接轴42，连接轴42与骨节板1端部的齿轮3同轴设置且固定连接，连接轴42贯穿骨节板1且与骨节板1转动连接，连接轴42的两端固定连接有限位销钉43，限位销钉43与骨节板1相抵触。

骨节板1包括上骨板11和下骨板12，上骨板11和下骨板12平行设置，且上骨板11和下骨板12之间形成安装齿轮3的安装空间，上骨板11与下骨板12固定连接。上骨板11和下骨板12的四个边角均设有倒角21，相邻两块骨节板1上的倒角21形成柔性运动间距2，相邻两块骨节板1未倒角的部分之间设有转动间距7，转动间距7为相邻的两个骨节板1之间的相对转动提供空间。

多个传动机构单元，多个传动机构单元和多个骨节板1一一对应，且传动机构单元安装在对应的骨节板1上，相邻两个传动机构单元之间传动连接，第一个骨节板1和对应的第一个传动机构单元固定连接，其余骨节板1和各自对应的传动机构单元转动连接。

传动机构单元包括偶数个齿轮3，齿轮3沿骨节板1长度方向依次排列，相邻的两个齿轮3相啮合，第一个传动机构单元上的任意一个齿轮3与对应的第一个骨节板1固定连接，其余传动机构单元上的齿轮3和各自对应的骨节板1转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮3传动连接。

驱动机构，驱动机构和最后一个传动机构单元传动连接，驱动机构能够带动最后一个传动机构单元运动，从而使得多个骨节板1通过多个传动机构单元以及柔性运动间距2的配合形成柔性传动链，多个骨节板1均位于平面a内，柔性传动链能够使得第一个骨节板1在平面a内沿曲线轨迹运动。

驱动机构包括驱动电机5，最后一个骨节板1上固定连接有转接板，驱动电机5固定连接在转接板上，驱动电机5输出轴上传动连接有自锁机构。自锁机构包括箱体6，箱体6内安装有蜗杆61，蜗杆61与箱体6转动连接，蜗杆61与驱动电机5输出轴传动连接，箱体6内设有与蜗杆61啮合的涡轮62，涡轮62与箱体6转动连接，涡轮62的输出轴与最后一个骨节板1上的齿轮3传动连接，涡轮62的输出轴与最后一个骨节板1上的齿轮3的传动连接方式可以根据实际需求做出一定的调整，涡轮62的输出轴与最后一个骨节板上的齿轮3可以是固定连接实现传动连接，也可以通过其他传动机构实现涡轮62的输出轴与最后一个骨节板上的齿轮3的传动连接。

在各骨节板1上的齿轮3的传动作用下，齿轮3的转动传递到第一个骨节板1处，由于第一个骨节板1上的一个齿轮3与骨节板1固定连接，第一个骨节板1上固定的齿轮3不会相对骨节板1转动，产生堵转，在齿轮3的啮合力的作用下，堵转产生逆传递效应，从固定齿轮3传递到后一个齿轮3，直至传递至最后一个骨节板1上的最后一个齿轮3处。

工作原理：参照图1至图6，在驱动电机5的驱动作用和涡轮62与蜗杆61的减速作用下，最后一个骨节板1上的齿轮3开始转动，在各个骨节板1上的齿轮3的传动作用下，将齿轮3的转动传递到第一个骨节板1上固定的齿轮3处，由于第一块骨节板1上的固定齿轮3与骨节板1是固定的，所以固定齿轮3无法相对骨节板1转动，从而使得齿轮3发生堵转，堵转从固定齿轮3传递到固定齿轮3的前一个齿轮3处，然后依次传递到第一个骨节板1上的最后一个齿轮3处，在齿轮3堵转作用下，第一个骨节板1上的最后一个齿轮3无法与第一个骨节板1发生相对转动。

在齿轮3的啮合力的作用下，第一个骨节板1和第一个骨节板1上最后一个齿轮3一起转动，柔性运动间距2为骨节板1的运动提供足够的间距，在第一个骨节板1转动到与第二个骨节板1相抵触时，在抵触力的作用下，第一个骨节板1不再继续转动。

从而使得第二个骨节板1上的第一个齿轮3与第一个骨节板1上的最后一个齿轮3无法转动，从而将齿轮3的堵转作用传递到第二个骨节板1上的第一个齿轮3处，使得第二个骨节板1上的第一个齿轮3无法与第二个骨节板1发生相对转动，然后齿轮3的堵转作用依次传递到第二个骨节板1上的最后一个齿轮3处，然后再齿轮3的堵转作用和齿轮3的啮合力作用下，第二个骨节板1开始转动，转动原理和第一个骨节板1的转动原理相同。

后面的骨节板1依次发生转动，转动原理与第一个骨节板1和第二个骨节板1的转动原理相同，此处便不再一一描述。

与最后一个骨节板1相邻的骨节板1转动到与最后一个骨节板1相抵触时，停止驱动电机5，在蜗轮蜗杆61机构的自锁作用下，整个骨节式传动机构达到静止锁定状态。

如图1和图2对比，以第一个骨节板1上端最右边的点b为例，在骨节板1转动的过程中，可得b点的运动轨迹由向下运动和向右运动叠加(图中视角)，从而实现了曲线运动，在骨节板1沿曲线轨迹运动的过程中，由于骨节板1的相对转动，会使得骨节板1其中一侧的柔性运动间距2逐渐减小，而另一侧的柔性运动间距2会逐渐增大。

在需要对骨节板1的运动轨迹进行调整时，可以根据需要调整骨节板1上倒角21的大小，从而调节两个骨节板1间的柔性运动间距2的大小，可以调节骨节板1的转动角度，进而能够调整骨节板1的运动轨迹。

实施例2:参照图7所示，与实施例1的主要不同之处在于，传动机构单元包括偶数个齿轮3，齿轮3沿骨节板1长度方向依次排列，相邻的两个齿轮3相啮合，最中间传动机构单元上两端的齿轮3与对应的骨节板1固定连接，其余传动机构单元上的齿轮3和各自对应的骨节板1转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮3传动连接。

驱动机构设置在柔性传动链的两端，驱动机构与柔性传动链两端的齿轮3传动连接。

工作原理：参照图7，首先，启动柔性传动链左端的驱动电机5启动，在驱动电机5的驱动作用和涡轮62与蜗杆61的减速作用下，柔性传动链左端的齿轮3开始转动，齿轮3的转动从柔性传动链左端向中间传动，当齿轮3的转动传递到最中间的骨节板1处时，由于最中间骨节板1两端的齿轮3与骨节板1相固定，齿轮3无法相对骨节板1转动，因此骨节板1会随着齿轮3一起转动，从而使得最中间的骨节板1与相邻的骨节板1发生相对转动。

当最中间的骨节板1骨节板1转动到与其相邻的骨节板1相抵触时，最中间的骨节板1不再转动，最中间骨节板1左端的齿轮3也不再转动，从而使得与最中间骨节板1左端的齿轮3相啮合的齿轮3不再转动，从而使得与最中间骨节板1左端的齿轮3相啮合的齿轮3无法与其对应的骨节板1发生相对转动，使得齿轮3产生堵转作用，齿轮3的堵转从最中间的骨节板1向左端传递，当齿轮3的堵转传递到两块骨节板1相连接处时，两块骨节板1相连接处的齿轮3无法相对骨节板1发生转动，从而在齿轮3的堵转作用和齿轮3的啮合力的作用下，骨节板1发生转动，并且骨节板1的转动会从最中间的骨节板1依次向左端传递，当柔性传动链左端的骨节板1转动到与其相邻的骨节板1相抵触时，停止驱动电机5，涡轮62和蜗杆61实现自锁，骨节机构左边的部分静止锁定。

然后启动柔性传动链右端的驱动电机5，最中间的骨节板连同其左边的所有骨节板一起转动，转动原理和启动柔性传动链右端的驱动电机5时的转动原理相同，然后骨节板1的转动从最中间骨节板向右端依次传递，当骨节板1的转动传递到最右端的骨节板处时，停止驱动电机5，涡轮蜗杆实现自锁，整个骨节机构达到静止锁定状态。

实施例3:参照图8，与实施例1的主要不同之处在于，最中间的传动机构单元上包括奇数个齿轮3，其余传动机构单元包括偶数个齿轮3，齿轮3沿骨节板1长度方向依次排列，相邻的两个齿轮3相啮合，第一个传动机构单元和最后一个传动机构单元上的均有任意一个齿轮3与骨节板1固定连接，其余传动机构单元上的齿轮3和各自对应的骨节板1转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮3传动连接。

驱动机构设置在柔性传动链的中间位置，驱动机构与柔性传动链最中间的齿轮3传动连接。

工作原理：参照图8，在驱动电机5的驱动作用和涡轮62与蜗杆61的减速作用下，柔性传动链最中间的齿轮3开始转动，齿轮3的转动从传动机构单元最中间的齿轮3处向两端传递，当齿轮3的转动传递到第一个骨节板1和最后一个骨节板1上的传动机构单元处时，由于第一个骨节板1和最后一个骨节板1上均有一个齿轮3与骨节板1相固定，固定的齿轮3无法相对骨节板1转动，从而使得与固定的齿轮3相啮合的前一个齿轮3也无法转动，从而使得齿轮3发生堵转作用，堵转从固定齿轮3处向柔性传动链中间的齿轮3处传递。

当堵转传递到第一个骨节板1上的最后一个齿轮3处时，第一个骨节板1上的最后一个齿轮3无法与骨节板1相对转动，在齿轮3的啮合力的作用下，第一个骨节板1与第一个骨节板1上最后一个齿轮3一起转动，从而使得第一个骨节板1沿第二个骨节板1的一端转动，在骨节板1转动的过程中，骨节板1一侧的柔性运动间距2逐渐减小，另一侧的柔性运动间距2逐渐增大。

同时，当齿轮3的转动传递到最后一个骨节板1处时，最后一个骨节板1上其中一个齿轮3与骨节板1相固定，与骨节板1相固定的齿轮3无法与骨节板1发生相对转动，从而使得与其相啮合的齿轮3也无法与骨节板1发生相对转动，从而使得齿轮3发生堵转，当齿轮3的堵转传递到最后一个骨节板1上的第一个齿轮3处时，最后一块骨节板1上的第一个齿轮3无法与最后一个骨节板1发生相对转动，在齿轮3的啮合力的作用下，最后一个骨节板1沿与其相邻的骨节板1的一端转动，最后一个骨节板1的转动方向与第一个骨节板1的转动方向相同。

当骨节板1转动到与其相邻的骨节板1相抵触时，骨节板1不再发生转动，从而使得相邻两块骨节板1相连接处的齿轮3无法相对转动，从而将齿轮3的堵转传递到相邻的骨节板1上的齿轮3处，然后齿轮3的堵转依次向着柔性传动链中间传递。

同时柔性传动链上骨节板1的转动也从第一个骨节板1和最后一个骨节板1向中间传递，其余骨节板1的运动原理与第一个骨节板1和最后一个骨节板1的运动原理相同。

当齿轮3的堵转传递到最中间的骨节板1处时，停止驱动电机5，在蜗轮蜗杆61机构的自锁作用下，整个骨节式传动机构达到静止锁定状态。

在需要对骨节板1的运动轨迹进行调整时，可以根据需要调整骨节板1上倒角21的大小，从而调节两个骨节板1间的柔性运动间距2的大小，可以调节骨节板1的转动角度，进而能够调整骨节板1的运动轨迹。

实施例4:参照图9，与实施例1的主要不同之处在于，传动机构单元包括奇数个齿轮3，齿轮3沿骨节板1长度方向依次排列，相邻的两个齿轮3相啮合，第一个传动机构单元上的任意一个齿轮3与骨节板1固定连接，其余传动机构单元上的齿轮3和各自对应的骨节板1转动连接，相邻两个传动机构单元上的齿轮3传动连接。

驱动机构位于最后一个传动机构单元处，驱动机构与最后一个齿轮3传动连接。

工作原理：参照图9，在驱动电机5的驱动作用和涡轮62与蜗杆61的减速作用下，最后一个骨节板1上的齿轮3开始转动，在各个骨节板1上的齿轮3的传动作用下，将齿轮3的转动传递到第一个骨节板1上固定的齿轮3处，由于第一块骨节板1上的固定齿轮3与骨节板1是固定的，所以固定齿轮3无法相对骨节板1转动，从而使得齿轮3发生堵转，堵转从固定齿轮3传递到固定齿轮3的前一个齿轮3处，然后依次传递到第一个骨节板1上的最后一个齿轮3处，在齿轮3堵转作用下，第一个骨节板1上的最后一个齿轮3无法与第一个骨节板1发生相对转动。

在齿轮3的啮合力的作用下，第一个骨节板1和第一个骨节板1上最后一个齿轮3一起转动，柔性运动间距2为骨节板1的运动提供足够的间距，在第一个骨节板1转动到与第二个骨节板1相抵触时，在抵触力的作用下，第一个骨节板1不再继续转动。

从而使得第二个骨节板1上的第一个齿轮3与第一个骨节板1上的最后一个齿轮3无法转动，从而将齿轮3的堵转作用传递到第二个骨节板1上的第一个齿轮3处，使得第二个骨节板1上的第一个齿轮3无法与第二个骨节板1发生相对转动，然后齿轮3的堵转作用依次传递到第二个骨节板1上的最后一个齿轮3处，然后在齿轮3的堵转作用和齿轮3的啮合力作用下，第二个骨节板1开始转动，由于第二个骨节板1上最后一个齿轮3与第一个骨节板1上最后一个齿轮3的转动方向相反，所以，第一个骨节板1和第二个骨节板1的转动方向相反。

后面的骨节板1依次发生转动，转动原理与第一个骨节板1和第二个骨节板1的转动原理相同，此处便不再一一描述。

与最后一个骨节板1相邻的骨节板1转动到与最后一个骨节板1相抵触时，停止驱动电机5，在蜗轮蜗杆61机构的自锁作用下，整个骨节式传动机构达到静止锁定状态。

在骨节板1转动的过程中，骨节板1一侧的柔性运动间距2逐渐减小，而另一侧的柔性运动间距2逐渐增大，在需要对骨节板1的运动轨迹进行调整时，可以根据需要调整骨节板1上倒角21的大小，从而调节两个骨节板1间的柔性运动间距2的大小，可以调节骨节板1的转动角度，进而能够调整骨节板1的运动轨迹。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。