[發(fā)明專利]水下壓力自適應(yīng)的機(jī)電混合驅(qū)控軟體智能機(jī)械臂

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010057449.7
• 申請(qǐng)日: 2020-01-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111113397B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李鐵風(fēng);朱子奇;王海俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/10
• 分類號(hào): B25J9/10;B25J9/14;B63C11/52
• 代理公司: 杭州天勤知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明公開(kāi)了一種水下壓力自適應(yīng)的機(jī)電混合驅(qū)控軟體智能機(jī)械臂，包括至少三根并列設(shè)置的大波紋管；每根大波紋管內(nèi)包裹有并列設(shè)置的至少四根小波紋管，大波紋管的管壁上設(shè)有若干片呈陣列排布的人工肌肉；每片人工肌肉由獨(dú)立的電壓驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其伸縮；大波紋管與小波紋管一端密閉并連接在一起，另一端分別連通對(duì)應(yīng)的海水泵；每根大波紋管密閉的一端連接有一根機(jī)械手指；所有機(jī)械手指通過(guò)鉸支座連接在一個(gè)手指安裝座上。本發(fā)明的機(jī)電混合驅(qū)控軟體智能機(jī)械臂采用液壓和電驅(qū)動(dòng)人工肌肉混合驅(qū)動(dòng)，具有響應(yīng)速度快、動(dòng)作精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人設(shè)計(jì)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下壓力自適應(yīng)的機(jī)電混合驅(qū)控軟體智能機(jī)械臂。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)機(jī)械臂大多由金屬材料制成，重量大，體積大，靈活性不足，難以適應(yīng)狹小空間里的作業(yè)環(huán)境。此外，由于使用了機(jī)械傳動(dòng)，在深海環(huán)境下，傳統(tǒng)機(jī)械臂的腐蝕和漏水也會(huì)加速設(shè)備老化，提高了設(shè)備的維護(hù)成本。此外，在水下環(huán)境下，如何對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械臂進(jìn)行防銹和密封也是令人困擾的問(wèn)題。

軟體機(jī)械臂的研究主要受到自然界中的軟體動(dòng)物(如章魚(yú)、象鼻等)的運(yùn)動(dòng)模式啟發(fā)，通過(guò)軟性材料搭配氣動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)超冗余和無(wú)限自由度的柔順運(yùn)動(dòng)。軟體機(jī)械臂因其柔性結(jié)構(gòu)特性，使其在復(fù)雜未知環(huán)境探測(cè)、人機(jī)友好交互等方面，都具有剛性機(jī)械臂難以匹敵的優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)階段柔性機(jī)械臂的研究主要是以傳統(tǒng)氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)為主，以超彈性硅膠材料作為本體材料，結(jié)合最新的3D打印技術(shù)的研究，這類機(jī)器人多是氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)，承壓小，變形大。

例如，公開(kāi)號(hào)為CN104260104A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種柔性機(jī)器人充氣手指，包括：充氣手指指尖，該充氣手指指尖位于所述充氣手指的前端，用于接觸要抓取的物體：充氣手指彎曲部，該充氣手指彎曲部位于所述充氣手指的中部并連接所述充氣手指指尖，用于實(shí)現(xiàn)充氣手指的抓取或松開(kāi)；充氣手指連接部，該充氣手指連接部位于所述充氣手指的后端并連接所述充氣手指彎曲部，用于固定充氣手指，作為外部氣體進(jìn)入所述充氣手指的通道，由充氣手指指尖、充氣手指彎曲部及充氣手指連接部構(gòu)成的充氣手指為一體化成型制作。

公開(kāi)號(hào)為CN110293581A的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種仿生軟體機(jī)械臂及抓持系統(tǒng)。仿生軟體機(jī)械臂包括：至少兩根平行設(shè)置的波紋管；兩個(gè)端板，分別位于至少兩根波紋管的兩端端部，每根波紋管的端部固定連接至對(duì)應(yīng)端的端板；支板，在至少兩根波紋管之間，每個(gè)管體上最小直徑處設(shè)置有一個(gè)支板。

但是，現(xiàn)有軟體機(jī)械臂均是單一的驅(qū)控方式：氣壓或液壓驅(qū)動(dòng)，存在響應(yīng)速度慢、動(dòng)作幅度大、動(dòng)作不精準(zhǔn)等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種水下壓力自適應(yīng)的機(jī)電混合驅(qū)控軟體智能機(jī)械臂，采用液壓和電動(dòng)人工肌肉混合驅(qū)動(dòng)，具有響應(yīng)速度快、動(dòng)作精準(zhǔn)等優(yōu)點(diǎn)。

具體技術(shù)方案如下：

一種水下壓力自適應(yīng)的機(jī)電混合驅(qū)控軟體智能機(jī)械臂，包括至少三根并列設(shè)置的大波紋管；

每根大波紋管內(nèi)包裹有并列設(shè)置的至少四根小波紋管，大波紋管的管壁上設(shè)有若干片呈陣列排布的人工肌肉；每片人工肌肉由獨(dú)立的電壓驅(qū)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)其伸縮；

大波紋管與小波紋管一端密閉并連接在一起，另一端分別連通對(duì)應(yīng)的海水泵；

每根大波紋管密閉的一端連接有一根機(jī)械手指；

所有機(jī)械手指通過(guò)鉸支座連接在一個(gè)手指安裝座上。

用海水泵給大波紋管內(nèi)部加壓，驅(qū)動(dòng)大波紋管以使之完成伸長(zhǎng)的動(dòng)作；用海水泵給小波紋管內(nèi)部加壓以驅(qū)動(dòng)小波紋管，通過(guò)不同的壓力組合使之帶動(dòng)整個(gè)大波紋管做出伸長(zhǎng)、彎曲的動(dòng)作；用獨(dú)立電壓驅(qū)動(dòng)每片人工肌肉使之?dāng)U張或收縮，人工肌肉群共同作用，以實(shí)現(xiàn)大波紋管伸長(zhǎng)、彎曲的動(dòng)作。