[發(fā)明專利]無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010175429.6
• 申請(qǐng)日: 2010-05-18
• 公開（公告）號(hào): CN101863026A
• 公開（公告）日: 2010-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王喜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王喜
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00
• 代理公司: 北京市商泰律師事務(wù)所 11255
• 代理人: 毛燕生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇，特別是適用于水下、地下管道、廢墟搜救、排除爆炸物等狹窄空間環(huán)境作業(yè)的無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇。

背景技術(shù)

現(xiàn)有的柔性機(jī)械臂主要是由多個(gè)相同的模塊(或桿件)通過之間的活動(dòng)關(guān)節(jié)串接組成，每一模塊(或桿件)均具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，柔性機(jī)械臂的一個(gè)前端部模塊安裝在基座上，通過控制各個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，使得活動(dòng)關(guān)節(jié)連接的兩相鄰模塊(或桿件)之間發(fā)生相對(duì)位置姿態(tài)有序的相對(duì)擺動(dòng)變化，將柔性機(jī)械臂另一端上連接的機(jī)械手或操作器支撐送到目標(biāo)位置，完成機(jī)械臂的作業(yè)。同樣，現(xiàn)有機(jī)器蛇也是由多個(gè)相同的模塊(或桿件)通過之間的活動(dòng)關(guān)節(jié)串接組成，每一模塊(或桿件)均具有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過控制各個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，使得各活動(dòng)關(guān)節(jié)連接的兩相鄰模塊(或桿件)之間發(fā)生相對(duì)位置姿態(tài)有序的相對(duì)擺動(dòng)變化，從而使整個(gè)機(jī)器蛇的機(jī)體發(fā)生類似動(dòng)物蛇行走時(shí)的連續(xù)變形運(yùn)動(dòng)，使它與地面(或其他攀附物)因摩擦力等相互作用而產(chǎn)生行走運(yùn)動(dòng)。

上述現(xiàn)有的柔性機(jī)械臂和機(jī)器蛇是由許多模塊組成，并且在模塊與模塊之間由活動(dòng)關(guān)節(jié)依次串接而成，每一模塊均要求有獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其構(gòu)件多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，加上多關(guān)節(jié)的控制也很困難，這些因素影響了機(jī)器蛇和柔性機(jī)械臂的制作和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇，它是由驅(qū)動(dòng)控制部和可變形機(jī)體兩部分組成。在驅(qū)動(dòng)控制部的驅(qū)動(dòng)下，可變形機(jī)體發(fā)生彎曲等變化運(yùn)動(dòng)，無關(guān)節(jié)機(jī)械臂：可變形機(jī)體發(fā)生彎曲變化運(yùn)動(dòng)，可變形機(jī)體的一端相對(duì)固定，就可把另一端連接的機(jī)械手或操作器支撐送達(dá)到目標(biāo)位置，完成機(jī)械臂的作業(yè)。無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇：可變形機(jī)體發(fā)生彎曲等類似動(dòng)物蛇行走時(shí)連續(xù)的變形運(yùn)動(dòng)，使它與地面或其他攀附物因摩擦力等的相互作用而產(chǎn)生行走運(yùn)動(dòng)，從而完成無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇的運(yùn)動(dòng)要求。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一種無關(guān)節(jié)機(jī)械臂，由驅(qū)動(dòng)裝置、可變形機(jī)體、機(jī)械手組成，其特征是：可變形機(jī)體由軟管和穿入軟管的內(nèi)孔中的彈簧桿組成，彈簧桿的前端分別與驅(qū)動(dòng)裝置的輸出轉(zhuǎn)軸相連接，而其后端與機(jī)械手相連接。

一種無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇，由驅(qū)動(dòng)裝置和可變形機(jī)體組成，其特征是：可變形機(jī)體由軟管和穿入軟管的內(nèi)孔中的彈簧桿組成，彈簧桿的前端分別與驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸相連接。

所述彈簧桿是用彈性材料彎曲制做成的曲線桿件，該彈簧桿的形狀與無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)器蛇的運(yùn)動(dòng)要求相適應(yīng)。

所述可變形機(jī)體是包括兩根或多根前端與驅(qū)動(dòng)裝置的輸出軸相連接的彈簧桿。

所述彈簧桿是空心管形、螺旋管形。

所述軟管是柔性管或可彎曲的彈性管。

所述軟管是螺旋線管、彈性材料編織或焊接成網(wǎng)狀的彈性空心管。

所述軟管是彈性空心管或是彈性空心管和一根彈簧桿的組合。

所述軟管是一根完整的長管，或是多根短管續(xù)接而成。

所述軟管是剛性短管或剛性套環(huán)。

所述驅(qū)動(dòng)裝置由機(jī)殼、驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)、蝸桿、兩個(gè)蝸輪及兩個(gè)連軸器構(gòu)成。

本發(fā)明的有利效果是：與現(xiàn)有柔性機(jī)械臂和機(jī)器蛇的多個(gè)模塊、多個(gè)關(guān)節(jié)、多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)比較，本發(fā)明所述無關(guān)節(jié)機(jī)械臂和無關(guān)節(jié)機(jī)械蛇的結(jié)構(gòu)簡單、部件少，尺寸小，降低了生產(chǎn)成本，能適應(yīng)更為狹小空間環(huán)境處工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明典型實(shí)施例無關(guān)節(jié)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的A局部放大圖；

圖3為圖2的B-B剖面圖；

圖4為無關(guān)節(jié)機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡示意圖；

圖5為本發(fā)明典型實(shí)施例無關(guān)節(jié)機(jī)械蛇的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為圖5的A局部放大圖；

圖7為圖6的B-B剖面圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的一種實(shí)施例主要由驅(qū)動(dòng)裝置4、可變形機(jī)體5及機(jī)械手6構(gòu)成。如圖1-圖4，其中：

本發(fā)明的可變形機(jī)體5由軟管3和穿入軟管3的內(nèi)孔中的彈簧桿1、2組成，在驅(qū)動(dòng)裝置的機(jī)殼40固定的情況下，無關(guān)節(jié)機(jī)械臂完成把機(jī)械手6或操作器支撐送達(dá)到目標(biāo)位置的作業(yè)。其中：

圖1中，彈簧桿1、2由彈簧材料彎制成螺旋線形狀，它們的材料、螺距、直徑、長度相同，左右旋向相反，這里螺旋線的螺距大于直徑。

制作彈簧桿的材料的截面形狀可以是圓形，也可是其他形狀，也可以是空心管形或彈簧材料繞制的螺旋管形。用空心管形、螺旋管形制作的彈簧桿可以兼作軟管3，例如彈簧桿1用彈簧鋼絲彎制成左螺旋線形狀的曲桿，彈簧桿2用彈性空心管彎制成右螺旋線形狀的曲桿，彈簧桿1穿入彈簧桿2的空心管中，此時(shí)彈簧桿2兼作軟管，軟管3可以省略不要。