[發(fā)明專利]全柔性可控機械臂

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210129116.6
• 申請日: 2012-04-27
• 公開（公告）號: CN102658554A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高國華;高岳旸;王皓;駱玉霞
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J18/06
• 分類號: B25J18/06
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能機器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有全柔性的可控機械臂。

背景技術(shù)

國內(nèi)在農(nóng)業(yè)機器人方面的研究始于20世紀(jì)90年代中期，相對于發(fā)達(dá)國家起步較晚。但不少院校、研究所都在進行采摘機器人和智能農(nóng)業(yè)機械相關(guān)研究。在國內(nèi)，果蔬采摘機器人的研究剛剛起步，大部分研究都是針對采摘機器人的某一部分進行的。浙江工業(yè)大學(xué)機械制造及自動化教育部重點實驗室研發(fā)的氣動柔性末端執(zhí)行器，其主要由1個氣動柔性扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)和3個氣動柔性彎曲關(guān)節(jié)構(gòu)成，扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)作為腕部，3個彎曲關(guān)節(jié)均安裝在扭轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)盤上，作為手指部分。這種機械手的結(jié)構(gòu)雖然能有效的抓取且不傷害果實，但它對果實的要求較高。第一，果實必須近似球形，不能像黃瓜或茄子等類似橢圓形果實；第二，果實的最大直徑不能超過三個手指所對應(yīng)的內(nèi)切圓的直徑，最小不能小于三個手指彎曲到極限位置后所對應(yīng)的內(nèi)切圓的直徑；第三，氣動元件較多，控制復(fù)雜，所以并不適用于實際的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。中國農(nóng)業(yè)機械化科學(xué)研究院研發(fā)出4MG-275型自走式棉稈聯(lián)合收獲機，雖然已經(jīng)研制成功，并實際應(yīng)用在我國新疆棉花生產(chǎn)基地，但其采摘的核心部件是前端的一排排特質(zhì)材料、特定結(jié)構(gòu)的鋼針，這種鋼針壽命較短，在工作一段時間后就需要更換。這種鋼針現(xiàn)在仍需向以色列進口，且價格昂貴，消耗量大，導(dǎo)致成本和維修費用都很高，在實際生產(chǎn)中并不適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是具有全柔性可控制的機械臂結(jié)構(gòu)。該設(shè)計性能穩(wěn)定可靠，結(jié)構(gòu)獨特，具有較好的適應(yīng)性，控制方式簡單，與傳統(tǒng)機械臂相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜性降低。

一種全柔性可控機械臂，其特征在于：包括N個相同的十字架，柔性桿，中心架，N個相同的間隔套，緊固螺母；十字架中心開有內(nèi)孔，十字架四個頂端開有端孔且水平放置，柔性桿和中心架為彈性材料且均豎直平行放置，在頂端，第一個十字架與四根柔性桿和一根中心架通過緊固螺母固定；在中間部分，中心架穿過N個相同的十字架的中心內(nèi)孔和N個相同的間隔套且中心架與間隔套間隔放置，四根柔性桿穿過N個十字架的端孔；在底端，中心架與底端最后一個十字架通過緊固螺母固定。

本發(fā)明的創(chuàng)新點在于機械臂中柔性桿2采用彈性強的材料，在外力作用下柔性桿2可實現(xiàn)大幅度彎曲，并且不會產(chǎn)生塑性變形，十字架1保證在全柔性機械臂工作彎曲時，相臨的兩根柔性桿2之間距離相等。若使整個機械臂彎曲，抽動同側(cè)兩根柔性桿2，使同側(cè)兩根柔性桿2在十字架1的滑孔中向下滑動，而另一側(cè)兩根柔性桿2在外力作用下在十字架1中滑孔中向上滑動，同側(cè)和另一側(cè)的柔性桿2產(chǎn)生高度差，整個柔性臂彎曲，當(dāng)同側(cè)的柔性桿2收回時，柔性臂回復(fù)豎直狀態(tài)。

本發(fā)明具有如下效果：拉動同側(cè)柔性桿2，使柔性臂向本側(cè)彎曲，收回柔性桿2，柔性臂恢復(fù)到豎直狀態(tài)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明頂端視圖

圖2是本發(fā)明剖面圖

圖3是本發(fā)面底端視圖

圖4是本發(fā)明的工作原理圖

圖中，1-十字架，2-柔性桿，3-中心架，4-間隔套，5-緊固螺母。

具體實施方式

一種全柔性可控機械臂，其特征在于：包括N個相同的十字架1，柔性桿2，中心架3，N個相同的間隔套4，緊固螺母5；十字架1中心開有內(nèi)孔，十字架1四個頂端開有端孔且水平放置，柔性桿2和中心架3為彈性材料且均豎直平行放置，在頂端，第一個十字架1與四根柔性桿2和一根中心架3通過緊固螺母固定；在中間部分，中心架3穿過N個相同的十字架1的中心內(nèi)孔和N個相同的間隔套4且中心架3與間隔套4間隔放置，四根柔性桿2穿過N個十字架的端孔；在底端，中心架3與底端最后一個十字架1通過緊固螺母固定。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明：

如圖1所示，在頂端，第一個十字架1與四根柔性桿2和一根中心架3通過緊固螺母固定。

如圖2所示，在中間部分，中心架3穿過N個相同的十字架1的中心內(nèi)孔和N個相同的間隔套4，四根柔性桿2穿過N個十字架的端孔。

本發(fā)明的工作過程如下：

如圖4所示，中心架3及柔性桿2屬彈性材料，柔性桿2可在十字架1中四周所開的孔中滑動，中心架3穿過十字架1的中心孔且不發(fā)生相對運動，多個十字架1通過多個間隔套4套于中心架3中。工作時，抽動一側(cè)兩根柔性桿2，使其在十字架外孔中向下滑動，推動另一側(cè)兩根柔性桿2，使其在十字架外孔中向上滑動，從而使整個柔性臂向一側(cè)彎曲，達(dá)到整個彎曲的目的。