[發明專利]一種剛柔耦合象鼻型連續機器人

在審

• 申請號: 201610173284.3
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105729458A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 李彬;趙新華;王收軍;葛為民;丁躍達;張會義;戴旻;劉小龍;張海康
• 申請（專利權）人: 天津理工大學;中國汽車工業工程有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/00
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

【技術領域】

本發明涉及機器人機構和先進制造技術領域，特別涉及一種剛柔耦合象鼻型連續機器人。

【背景技術】

機器人技術是綜合計算機、控制論、機構學、信息和傳感技術、人工智能、仿生學等多學科而形成的高新技術,在當代研究十分活躍,應用領域日益廣泛。除了傳統的仿人操作工業機器人等離散型機器人以外,連續型機器人以其優異的柔順性受到了國內外廣大學者的關注。連續機器人靈感來源于大象鼻子、章魚觸手等動物器官。該類動物器官沒有特定骨架或軟骨結構,但擁有驚人的操作能力。相對于傳統離散型機器人,連續型機器人在缺乏剛性關節的基礎上,可模仿上述動物器官操作。例如,大象利用鼻子從樹上摘取樹葉,從地上拾取大型樹枝等操作。連續機器人可利用卷繞方式抓取大尺寸、形狀未知、易碎物體,也可實現在非結構未知環境下的搜索與救援。然而,相對于傳統工業機器人,連續機器人無論在結構設計還是在理論研究上均未成熟。

目前相關文獻中，已有的象鼻型連續機器人均是采用氣動柔性的方式來實現的，即通過氣動柔性球關節、彎曲關節等氣動關節構建出基于氣動柔性驅動器的象鼻型連續機器人，該類機器人存在控制技術復雜，運動不夠靈活以及加工裝配復雜等缺點。

【發明內容】

本發明目的是解決目前已有象鼻型連續機器人存在的上述問題，提供一種剛柔耦合象鼻型連續機器人，該機器人通過繩索驅動的方式模擬仿生象鼻子運動，具有結構簡單、制造、安裝容易，傳動精度和運行速度高，成本低，且工作空間較大等特點。

本發明所采用的技術方案

一種剛柔耦合象鼻型連續機器人，該機器人是由控制箱和控制箱一側安裝的一組結構完全相同的關節首尾相連串接在一起而形成的一種剛柔耦合象鼻型連續機器人，所述的每一個關節均由運動平臺(1)、固定平臺(2)、聯接上述兩平臺的一根支撐桿(3)和三條驅動繩索(L1、L2、L3)組成；其中，所述的支撐桿(3)的一端與固定平臺垂直固連，另一端通過球副(S1)與運動平臺(1)相連；所述的三條驅動繩索的一端分別與運動平臺的三個端點固定連接，另一端穿過固定平臺的三個端點與控制箱內的繩輪連接，所述繩輪分別通過減速機與電機相連。

所述的繩輪、減速機與電機都放置于與固定平臺固連的控制箱內(4)。

本發明的優點和有益效果是：

1、機器人可實現模擬象鼻子的連續運動輸出。

2、機構的驅動裝置完全放置于固定平臺之上，大大減少了機構整體的運動慣性，從而可以實現機構的高速運動。

3、通過在末端運動平臺上串接一個夾持工具，可應用于高速拾取的場合。

【附圖說明】

圖1是本發明的一種剛柔耦合象鼻型連續機器人結構示意圖。

圖2是本發明一種剛柔耦合象鼻型連續機器人關節結構示意圖。

圖3是本發明一種剛柔耦合象鼻型連續機器人實施方案示意圖。

【具體實施方式】

實施例

如圖1-3所示，本發明提供的一種剛柔耦合象鼻型連續機器人包括一個控制箱4，控制箱一側安裝有一組(n個)結構完全相同的關節，各關節首尾相連串接在一起形成一種剛柔耦合象鼻型連續機器人。

如圖2所示，所述的每一個關節均由運動平臺1、固定平臺2、聯接上述兩平臺的一根支撐桿3和三條驅動繩索(L1、L2、L3)組成。其中：所述的支撐桿3的一端與固定平臺垂直固連，另一端通過球副(S1)與運動平臺1相連；

所述的三條驅動繩索的一端分別與運動平臺的三個端點固定連接，另一端穿過固定平臺的三個端點與控制箱4內的繩輪連接，所述繩輪分別通過減速機與電機相連(圖中略)。

所述的繩輪、減速機與電機都放置于控制箱4內。

所述的首關節的固定平臺與控制箱一側固定連接在一起，所述的固定平臺和運動平臺可以做成圓形或圓形的一部分如三角形，平臺上的三個頂點可以設在同一圓周上，或三角形的三個頂點山。

如圖1、2所示，通過電機和減速機帶動繩輪驅動各關節的運動，實現運動平臺在工作空間內做三維轉動運動。每個關節依次運動，從而實現模擬象鼻子的連續運動方式(如圖3所示)。