[發明專利]一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂及其設計方法

在審

• 申請號: 202010577655.0
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111823269A
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 劉小明;苑會寧;劉貴榮;姜亮
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京微動航科技術有限公司
• 主分類號: B25J18/02
• 分類號: B25J18/02;B25J19/00;G06F30/17;G06F30/20;G06T7/00
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

1.一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：包括以下兩個部分：伸縮臂部分、對伸縮臂進行釋放和回收的收放機構部分；

伸縮臂的形態是三棱柱，由柔性金屬制成的截面為等邊三角形的非實心伸縮臂；此伸縮臂的三面是三個單獨的組件，稱為鋼帶；三面鋼帶之中的每兩面都通過拉鏈的嚙合結構鏈接，以形成穩固的臂結構；

在收放機構的結構中，滾筒和壓緊滾子各有三個；滾筒安裝板有三對；每個滾筒和每個壓緊滾子的中心軸的兩端，分別插入一個滾筒安裝板中；使每對滾筒安裝板都分別支撐一個滾筒和一個壓緊滾子的軸端；

在底部支撐板的中心，裝有一根帶有螺紋的驅動軸；驅動軸齒輪與驅動軸同心固連，位于底部支撐板的底側；電機齒輪與驅動軸齒輪直接嚙合，同樣位于底部支撐板的底側；機構的電機安裝于底部支撐板的上面，位于驅動軸旁邊，通過螺絲固定在底部安裝板上，其驅動軸穿過底部安裝板，直接驅動電機齒輪；

電機直接驅動電機齒輪；電機齒輪驅動驅動軸齒輪及驅動軸；驅動軸的螺紋與三面鋼帶的斜線長條狀開孔配合，通過電機的正轉與反轉同步驅動三面鋼帶的伸展與回收；

電纜隔離層以及電纜回收卷簧用于收放從伸縮臂內部通過的伸縮臂末端作業設備的線纜。

2.根據權利要求1所述的一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：三面鋼帶上均有斜向長條狀開孔；在三面鋼帶的頂端，分別開有兩個安裝孔，用于伸縮臂末端作業設備的裝配。

3.根據權利要求1所述的一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：三對滾筒安裝板等角度分布在圓形的底部支撐板上；滾筒安裝板蓋板同時覆蓋和固定三對滾筒安裝板的頂部；三棱柱形態的伸縮臂輸出件安裝于滾筒安裝板蓋板的中心位置。

4.根據權利要求1所述的一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：三面鋼帶分別卷收在一個滾筒上，鋼帶端頭繞過壓緊滾子從伸縮臂輸出件中心輸出。

5.根據權利要求1所述的一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：未伸展的回收狀態下，三面鋼帶各卷成一卷，達到鋼卷尺的儲存形態。

6.根據權利要求1所述的一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：在伸縮臂的伸展過程中，電機正轉，驅動電機齒輪正轉；電機齒輪驅動驅動軸齒輪正轉，進而帶動驅動軸正轉；驅動軸正轉通過螺紋帶動三卷鋼帶同步向外放出；在壓緊滾子處，三面鋼帶通過類似于拉鏈的嚙合結構實時拼裝成伸縮臂，并從伸縮臂輸出件中心輸出。

7.根據權利要求1所述的一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂，其特征在于：在伸縮臂的回收過程中，電機反轉，驅動電機齒輪反轉；電機齒輪驅動驅動軸齒輪反轉，進而帶動驅動軸反轉；驅動軸反轉通過螺紋帶動三卷鋼帶重新卷收；每兩條鋼帶之間的嚙合實時打開，保證每卷鋼帶都正常回收。

8.一種卷尺拉鏈型伸縮機械臂的設計方法，分為兩個部分，其特征在于：

第一部分：組成伸縮臂本身的鋼帶設計；鋼帶之間的嚙合結構的任務要求為：平直嚙合狀態下，鏈接兩鋼帶的嚙合節點無法輕易打開，且不會發生相對移動；在鋼帶彎曲到一定曲率的情況下，節點自由進行嚙合于解開嚙合；上述的曲率滿足：以該曲率畫成的圓，其周長在12至18個鋼帶嚙合單元的長度之間；

第二部分：鋼帶的收放機構的核心功能設計；鋼帶的收放機構在功能上需要滿足：三面鋼帶同步收放；三面鋼帶在嚙合處的曲率符合鋼帶設計過程中動態嚙合仿真模型的曲率。