CN108980201B - 一种可用于微型机器人的柔性轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可用于微型机器人的柔性轴承，属于微型机器人领域。它包括内圈(1)、外圈(2)以及软物质层，内圈(1)的外表面设有纳米涂层A(11)，外圈(2)的内表面设有纳米涂层B(21)；软物质层从里向外依次为假塑性流体层(4)和高弹体层(3)；纳米涂层A(11)与假塑性流体层(4)的接触界面上满足流体无条件滑移，纳米涂层B(21)与高弹体层(3)的接触界面上满足高弹体无滑移条件；高弹体层(3)由水凝胶组成，假塑性流体层(4)为高分子材料制作的悬浮液组成。本发明是一种适用于微型机器人、具有减振功能、采用软物质动态承载、可降低摩擦力的柔性轴承。

Description

一种可用于微型机器人的柔性轴承
技术领域
本发明主要涉及微型机器人领域，特指一种可用于微型机器人的柔性轴承。
背景技术
在微型机器人领域，轴承的重要性不言而喻。然而，现有技术中的轴承多为刚性轴承，即内圈与外圈相对位移较小，从而导致轴承的减振性能很差。因此，涉及一种具有减振性能的柔性轴承具有十分重要的意义。
发明内容
本发明需解决的技术问题是：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种适用于微型机器人、具有减振功能、采用软物质动态承载、可降低摩擦力的柔性轴承。
为了解决上述问题，本发明提出的解决方案为：一种可用于微型机器人的柔性轴承，它包括内圈、外圈以及装设于所述内圈与所述外圈之间的软物质层。
所述内圈的外表面设有纳米涂层A，所述外圈的内表面设有纳米涂层B；所述软物质层自里向外依次为假塑性流体层和高弹体层。
所述纳米涂层A与所述假塑性流体层的接触界面上满足流体无条件滑移；所述纳米涂层B与所述高弹体层的接触界面上满足高弹体无滑移条件。
所述高弹体层由水凝胶组成。
所述假塑性流体层为高分子材料制作的悬浮液组成。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
本发明的一种可用于微型机器人的柔性轴承采用软物质层支撑内圈载荷，从而实现了内圈与外圈的减振功能；随着内圈与外圈相对转动速度的增加，软物质层中的假塑性流体层的粘性系数逐渐减小，从而实现了高速转时摩擦力降低的效果。由此可知，本发明结构简单合理、能够适用于微型机器人，是一种具有减振功能和动态降低摩擦力的柔性轴承。
附图说明
图1是本发明的一种可用于微型机器人的柔性轴承的结构原理示意图。
图中，1—内圈；11—纳米涂层A；2—外圈；21—纳米涂层B；3—高弹体层；4—假塑性流体层。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
参见图1所示，本发明的一种可用于微型机器人的柔性轴承，它包括内圈1、外圈2以及装设于内圈1与外圈2之间的软物质层。
参见图1所示，内圈1的外表面设有纳米涂层A11，外圈2的内表面设有纳米涂层B21；软物质层从里向外依次为假塑性流体层4和高弹体层3。
参见图1所示，进一步地，纳米涂层A11与假塑性流体层4的接触界面上满足流体无条件滑移；纳米涂层B21与高弹体层3的接触界面上满足高弹体无滑移条件。
参见图1所示，进一步地，高弹体层3由水凝胶组成。
参见图1所示，进一步地，假塑性流体层4为高分子材料制作的悬浮液组成。
工作原理：首先，当内圈1相对于外圈2逐渐转动时，高弹体层3与纳米涂层B无滑动；此时内圈1载荷主要由假塑性流体层4和高弹体层3承担，即内圈1在载荷作用下可以相对于外圈2发生一定的位移，从而实现了柔性减振；其次，随着相对转动速度的提高，假塑性流体层4发生剪切变稀现象，其动力粘度系数逐渐降低，而且内圈1的纳米涂层A实现了流体的无条件滑移，即摩擦力极小。最后，随着内圈1与外圈2相对稳定的高速转动，内圈1的载荷主要由假塑性流体层4的动压承担，而且此时的纳米涂层A的摩擦力随着剪切变稀有所降低，因此即使外圈2受到一定的振动或冲击，外部能量也大部分被高弹体层3和假塑性流体层4所吸收，从而实现了减振功能和动态降低摩擦力的效果。

Claims (3)

1.一种可用于微型机器人的柔性轴承，包括内圈(1)、外圈(2)以及装设于所述内圈(1)与所述外圈(2)之间的软物质层，其特征在于：
所述内圈(1)的外表面设有纳米涂层A(11)，所述外圈(2)的内表面设有纳米涂层B(21)；所述软物质层从里向外依次为假塑性流体层(4)和高弹体层(3)；所述纳米涂层A(11)与所述假塑性流体层(4)的接触界面上满足流体无条件滑移；所述纳米涂层B(21)与所述高弹体层(3)的接触界面上满足高弹体无滑移条件；
工作原理：首先，当所述内圈(1)相对于所述外圈(2)逐渐转动时，所述高弹体层(3)与所述纳米涂层B(21)无滑动；此时所述内圈(1)载荷主要由所述假塑性流体层(4)和所述高弹体层(3)承担，即所述内圈(1)在载荷作用下可以相对于所述外圈(2)发生一定的位移，从而实现了柔性减振；其次，随着相对转动速度的提高，所述假塑性流体层(4)发生剪切变稀现象，其动力粘度系数逐渐降低，而且所述内圈(1)的纳米涂层A(11)实现了流体的无条件滑移，即摩擦力极小；最后，随着所述内圈(1)与所述外圈(2)相对稳定的高速转动，所述内圈(1)的载荷主要由所述假塑性流体层(4)的动压承担，而且此时的所述纳米涂层A(11)的摩擦力随着剪切变稀有所降低，因此即使所述外圈(2)受到一定的振动或冲击，外部能量也大部分被所述高弹体层(3)和所述假塑性流体层(4)所吸收，从而实现了减振功能和动态降低摩擦力的效果。
2.根据权利要求1所述的一种可用于微型机器人的柔性轴承，其特征在于：所述高弹体层(3)由水凝胶组成。
3.根据权利要求1所述的一种可用于微型机器人的柔性轴承，其特征在于：所述假塑性流体层(4)为高分子材料制作的悬浮液组成。
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