[發明專利]一種線驅動連續體機器人

在審

• 申請號: 201710545682.8
• 申請日: 2017-07-06
• 公開（公告）號: CN108393876A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 劉海剛;楊淞博;張成云;王健;陳娟
• 申請（專利權）人: 沈陽新松機器人自動化股份有限公司
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06;B25J9/10
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 汪海

本發明涉及特種機器人領域，具體地說是一種線驅動連續體機器人，包括機械臂、驅動裝置和多條線束，其中機械臂設有m個節段，且任意相鄰兩個節段之間均設有帶虎克鉸的轉動關節部，每個轉動關節部通過n條線束牽拉，共計有m×n條線束，在所述驅動裝置內設有與所述m×n條線束一一對應連接的m×n個驅動模塊，在每個驅動模塊上設有與對應線束連接的移動連接板，且該線束通過所述移動連接板移動控制牽拉力。本發明的驅動模塊通過線束向機械臂傳遞動力，驅動機械臂柔性彎曲，可搭載在不同的移動裝置上，能適應多種空間運動。

技術領域

本發明涉及特種機器人領域，具體地說是一種線驅動連續體機器人。

背景技術

隨著機器人在工業、航空航天、醫療、服務等領域的應用日趨廣泛，其面臨的作業環境愈加復雜和高度非結構化，如飛行器翼肋隔艙狹小環境內的加工作業、核電站反應堆冷卻管路的檢修作業、地震現場被困人員的搜救以及病人消化道等器官的微創手術等。由于作業空間狹窄和存在眾多障礙物限制等因素影響，傳統的由剛性構件組成的離散關節型機器人難以完成這類任務，這也成為上述應用領域機器人發展的一個技術瓶頸，迫切需要研究新型的機器人運動機理和操作方式用于解決相關問題。

與由離散的單自由度關節和剛性連桿構成的傳統工業機器人不同，連續體機器人能柔順彎曲，可以靈活改變自身形狀，實現環境中多障礙物的避讓和特殊形狀物體的柔順抓取，對工作空間狹小和非結構化具有很強的適應性。這類新型的仿生機器人為高度非結構化空間的機器人作業提供了一種新思路，連續型機器人的開發也正在成為世界新興機器人的主要發展點和科技創新的前沿。

發明內容

本發明的目的在于提供一種線驅動連續體機器人，驅動模塊通過線束向機械臂傳遞動力，驅動機械臂柔性彎曲，本發明可搭載在不同的移動裝置上，如直線軌道，工業機器人，AGV等，能適應多種空間運動。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

一種線驅動連續體機器人，包括機械臂、驅動裝置和線束，其中機械臂設有m個節段，且任意相鄰兩個節段之間均設有帶虎克鉸的轉動關節部，每個轉動關節部通過n條線束牽拉，共計有m×n條線束，在所述驅動裝置內設有與所述m×n條線束一一對應的m×n個驅動模塊，在每個驅動模塊上均設有與對應線束連接的移動連接板，且線束通過移動連接板移動控制牽拉力。

所述任意相鄰兩個節段的相鄰端均設有導向法蘭，虎克鉸與兩側不同節段上的導向法蘭相連形成所述轉動關節部，線束穿過所對應轉動關節部的兩個導向法蘭后與一個固定環相連。

所述導向法蘭上沿著圓周方向均布有供線束穿過的穿線孔。

在所述穿線孔內裝有微型軸承。

所述m個節段包括柔性臂末端件、剛性臂連接件和多個柔性臂連接件，其中所述剛性臂連接件一端與驅動裝置固連，另一端通過虎克鉸與一個柔性臂連接件相連，所述多個柔性臂連接件依次通過虎克鉸相連，距離所述剛性臂連接件最遠的一個柔性臂連接件通過虎克鉸與所述柔性臂末端件相連。

所述柔性臂連接件包括第一柔性臂連接件和第二柔性臂連接件，且第一柔性臂連接件長度短于第二柔性臂連接件。

所述驅動裝置包括驅動支撐架和驅動模塊，機械臂與所述驅動支撐架固連，且沿著所述驅動支撐架的軸向看去，各個驅動模塊呈環狀均布于所述驅動支撐架內。

所述驅動支撐架內的上下端各設有一個定位盤，每個定位盤上沿著圓周方向均布有多個定位槽，每個驅動模塊上下兩端分別通過所述上下兩個定位盤上相應的定位槽定位。

所述驅動模塊包括底座、移動連接板、絲杠和動力組件，所述絲杠安裝在所述底座上，所述移動連接板與所述底座滑動連接，所述絲杠上設有一絲母，所述移動連接板與所述絲母固連，且所述絲杠通過所述動力組件驅動旋轉。