[發明專利]一種具有視覺反饋功能的線驅動連續型檢測機器人

有效

• 申請號: 202010714904.6
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111993431B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 周正東;賈峻山;趙淳生;魏士松;劉傳樂;章栩苓;毛玲
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J15/00;B25J18/00;B25J19/04;G01N21/954
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 張弛

本發明公開一種具有視覺反饋功能的線驅動連續型檢測機器人包括驅動裝置、連續型機械臂、視覺反饋裝置、末端執行器；該檢測機器人采用線驅動方式，使機械臂結構簡單、成本低，更易通過狹窄腔，且控制精度高；采用柔性管作為中心骨架，使機械臂能向各方向彎曲，且由于柔性管橫向剛度低，提高了機械臂的自由度；機械臂前端增加視覺反饋裝置，在機械臂經過狹窄腔和末端執行器進行檢測工作時，可以將實時工況反饋至操作端，提高操作的可靠性。

技術領域

本發明涉及機器人領域，尤其是一種具有視覺反饋功能的線驅動連續型檢測機器人。

背景技術

在工業無損檢測領域中，會出現人員無法到達檢測目標位置的情況，特別是需經狹窄腔對遠端目標進行檢測作業時，此時需借助機器人實施作業。傳統機械臂通常以連桿為主，自由度較低，大多數情況下，會通過串聯更多數量的連桿以增加機械臂的自由度，因此造成了傳統機械臂的靈活性較差。

現有技術中，如專利CN110388532A公開的一種核電站小口徑管道檢測用機器人，其采用氣動方式驅動，驅動精度低且驅動氣管的保養成本高，對于彎曲曲率大的管道應用有限。再如專利CN106923902A公開的手術機器人用蛇形關節、手術器械及內窺鏡，其采用線驅動關節接頭對結構形式，實現機器人的彎曲，驅動精度較高，但由于關節連接處采用的剛性連接，機器人彎曲方向受限，靈活性較差。又如專利CN110238874A公開的一種經狹窄腔對感興趣目標進行接觸式掃描成像的機械臂，其可實現經狹窄腔后對內部目標進行掃描作業，但不具有一體化的視覺反饋功能。

故，需要一種新的技術方案以解決上述問題。

發明內容

發明目的：本發明的目的是設計一種具有視覺反饋功能的線驅動連續型檢測機器人，提高機械臂的自由度，且能夠可視化通過狹窄腔和對目標進行可視化檢測作業。

技術方案：為達到上述目的，本發明可采用如下技術方案：

一種具有視覺反饋功能的線驅動連續型檢測機器人，包括驅動裝置、連續型機械臂、視覺反饋裝置、末端執行器，所述連續型機械臂包括柔性管、固定套裝在柔性管外部的若干支撐圓盤；所述柔性管一端設置齒輪傳動機構，另一端與驅動裝置固定連接，所述柔性管內部設置鋼絲軟軸，所述鋼絲軟軸一端與齒輪傳動機構連接，另一端與驅動裝置連接，驅動裝置驅動鋼絲軟軸的轉動帶動齒輪傳動機構使末端執行器轉動；所述連續型機械臂在末端執行器一端連接視覺反饋裝置，視覺反饋裝置用于攝取實際工況以及末端執行器工作情況；

所述至少一個支撐圓盤上固定至少一條驅動線，且支撐圓盤上設有供驅動線穿過的通孔，所述驅動線自某個支撐圓盤固定后通過通孔穿過其他支撐圓盤與驅動裝置連接，驅動裝置改變驅動線的張力使柔性管彎曲。

有益效果：該檢測機器人采用線驅動方式，使機械臂結構簡單、成本低，更易通過狹窄腔，且控制精度高；采用柔性管作為中心骨架，使機械臂能向各方向彎曲，且由于柔性管橫向剛度低，提高了機械臂的自由度；機械臂前端增加視覺反饋裝置，在機械臂經過狹窄腔和末端執行器進行檢測工作時，可以將實時工況反饋至操作端，提高操作的可靠性。

進一步的，所述驅動裝置包括電機、聯軸器、絲桿裝置、剛性傳動軸、導輪機構，所述絲桿裝置和剛性傳動軸通過聯軸器與電機輸出桿固定連接；所述剛性傳動軸一端與電機固定連接另一端與所述鋼絲軟軸固定連接；所述絲桿裝置包括絲桿和絲桿螺母，所述驅動線通過導輪機構導向，然后與絲桿螺母固定連接。

進一步的，所述視覺反饋裝置包括SMA彈簧、三段式連桿機構、攝像裝置；所述SMA彈簧一端與所述連續型機械臂固定連接，另一端與三段式連桿機構一端固定連接，所述三段式連桿機構一端與SMA彈簧固定連接，另一端與攝像裝置固定連接，攝像裝置與所述連續型機械臂鉸接，SMA彈簧的伸縮帶動攝像裝置相對于所述連續型機械臂旋轉；