[發明專利]一種基于萬向節的柔性機械臂

在審

• 申請號: 201711090873.6
• 申請日: 2017-11-08
• 公開（公告）號: CN107627324A
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 陳松盛
• 申請（專利權）人: 江門市眾能電控科技有限公司
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 利宇寧

技術領域

本發明涉及機械臂領域，尤其涉及一種基于萬向節的柔性機械臂。

背景技術

機械臂是指高精度、高速點膠機器手，機械臂是一個多輸入多輸出、高度非線性、強耦合的復雜系統。因其獨特的操作靈活性，已經在工業裝配、安全防爆等領域得到廣泛應用。機械臂是一個復雜系統，存在著參數攝動、外界干擾及未建模動態等不確定性。因而機械臂的建模模型也存在著不確定性，對于不同的任務，需要規劃機械臂關節空間的運動軌跡，從而級聯構成末端位姿。

近年來，隨著機器人技術的發展，應用高速、高精度、高負載自重比的機器人結構受到工業和航空航天領域的關注。由于運動過程中關節和連桿的柔性效應的增加，使結構發生變形從而使任務執行的精度降低。所以，機器人機械臂結構柔性特征必須予以考慮，實現柔性機械臂高精度有效控制也必須考慮系統動力學特性。柔性機械臂是一個非常復雜的動力學系統，其動力學方程具有非線性、強耦合、實變等特點。柔性機械臂不僅是一個剛柔耦合的非線性系統，而且也是系統動力學特性與控制特性相互耦合即機電耦合的非線性系統。動力學建模的目的是為控制系統描述及控制器設計提供依據。一般控制系統的描述(包括時域的狀態空間描述和頻域的傳遞函數描述)與傳感器/執行器的定位，從執行器到傳感器的信息傳遞以及機械臂的動力學特性密切相關。

目前的柔性機械臂，由于組成的零部件種類和數量繁多，導致結構復雜，成本較高，并不能很好的推廣到諸如工業機械自動化裝配、管道故障檢測修復等多種領域，因此，設計一種能推廣運用的原理簡單、結構輕巧、成本低廉的柔性機械臂是亟待解決的問題。

發明內容

本發明旨在解決上述所提及的技術問題，提供一種結構簡單，能夠全角度轉動的基于萬向節的柔性機械臂。

本發明是通過以下的技術方案實現的：一種基于萬向節的柔性機械臂，包括有萬向節、經萬向節轉動連接的前關節和后關節、控制前關節和后關節之間相對轉角的動力件，萬向節包括可以相對萬向轉動的子萬向節和母萬向節，子萬向節和母萬向節分別連接前關節和后關節。

優選地，所述前關節和后關節均包括相互垂直并在中部固定連接的一系梁和二系梁。

優選地，包括可伸縮的軟性面，所述前關節和后關節的一系梁和二系梁的端部均抵接在所述軟性面的內壁上。

優選地，所述子萬向節包括連桿和固連于連桿朝向母萬向節一端的球狀體，球狀體外表面上開設有若干條第一滑槽，第一滑槽之間相互平行。

優選地，所述母萬向節包括連桿和固連于連桿朝向子萬向節一端的固定爪，固定爪由與第一滑槽對應的固定條組成，固定條沿球狀體外表面彎曲，且固定條朝向球狀體的一側開設有第二滑槽。

優選地，所述第一滑槽和第二滑槽中可滾動的容置有球體，使子萬向節和母萬向節可相對萬向轉動地卡接在一起。

優選地，所述球體、第一滑槽和第二滑槽的表面均覆蓋有磁性材料。

優選地，所述固定條均設置于球狀體外表面的一個同心球面上，同心球面的半徑大于球狀體外表面的半徑。

優選地，所述動力件包括設置于前關節、后關節和萬向節同一側的滑輪、穿過滑輪的鋼線及設置于前關節和后關節上的固定部，固定部包括設置于前關節上的第一固定部和設置于后關節上的第二固定部。

優選地，所述第一固定部設置于前關節的一系梁/二系梁的一端，第二固定部設置于后關節的一系梁/二系梁的另一端，鋼線的兩端與第一固定部和第二固定部分別連接固定。

有益效果是：本基于萬向節的柔性機械臂通過在前關節和后關節之間設置易于進行相對萬向轉動的萬向節，結合穿插于前關節和后關節之間的由滑輪、鋼線和固定部等組成的動力件，使機械臂能夠方便的實現全角度的轉動，其原理簡單、結構輕巧、成本低廉，能夠適用于工業機械自動化裝配、管道故障檢測修復等多種領域。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖做簡單說明。顯然，所描述的附圖只是本發明的一部分實施例，而不是全部實施例，本領域的技術人員在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他設計方案和附圖。

圖1為本發明的整體結構示意圖；

圖2為本發明十字型固定梁和萬向節的示意圖；

圖3為本發明萬向節的示意圖；

圖4為本發明的使用狀態示意圖。

具體實施方式