[發(fā)明專利]一種可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂及其驅(qū)動(dòng)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011563224.5
• 申請(qǐng)日: 2020-12-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112720444B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許明;張帝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/10
• 分類號(hào): B25J9/10;B25J15/00
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 黃前澤

本發(fā)明公開(kāi)了一種可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂及其驅(qū)動(dòng)方法，其包括仿肱骨模塊、仿尺骨模塊、仿橈骨模塊、執(zhí)行器安裝塊和機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)模塊；仿尺骨模塊、仿橈骨模塊的一端均與仿肱骨模塊連接，另一端均與執(zhí)行器安裝塊，分別用于帶動(dòng)執(zhí)行器安裝塊擺動(dòng)和翻轉(zhuǎn)；仿肱骨模塊包括肱骨桿；仿尺骨模塊包括尺骨桿；仿橈骨模塊包括橈骨桿；尺骨桿、橈骨桿的內(nèi)端與肱骨桿一端的不同位置分別構(gòu)成球面副；橈骨桿的外端與執(zhí)行器安裝塊鉸接；尺骨桿的外端與執(zhí)行器安裝塊構(gòu)成球面副；本發(fā)明采用仿肱骨模塊、仿尺骨模塊和仿橈骨模塊使可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂既能實(shí)現(xiàn)屈曲和伸展運(yùn)動(dòng)，又能實(shí)現(xiàn)內(nèi)旋和外旋運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于軟體機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂及其驅(qū)動(dòng)方法。

背景技術(shù)

為了自然地與人合作并幫助人們，類人機(jī)器人的開(kāi)發(fā)與人類的平均規(guī)模相仿，有望產(chǎn)生與人類相似的運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人關(guān)節(jié)通常由旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)組成，這些旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)提供1自由度的簡(jiǎn)單旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。多個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)。為了致動(dòng)機(jī)器人操縱器，將旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器(例如電動(dòng)機(jī)或諧波驅(qū)動(dòng)器)直接連接到每個(gè)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。此外，液壓缸可以連接到連桿提供像肌肉一樣的線性致動(dòng)運(yùn)動(dòng)，或者可以使用肌腱驅(qū)動(dòng)的致動(dòng)器來(lái)模仿人類的肌腱運(yùn)動(dòng)。但是，所有這些關(guān)節(jié)致動(dòng)機(jī)構(gòu)都是從簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的。1自由度旋轉(zhuǎn)接頭具有配置簡(jiǎn)單和易于控制的優(yōu)點(diǎn)。但是，它容易受到除主要操作方向以外的其他方向的外部沖擊。即，在操作過(guò)程中與機(jī)器人的意外碰撞會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞機(jī)器人或碰撞物體。特別地，當(dāng)機(jī)器人與人類一起工作時(shí)，這些固有的事故可能性成為嚴(yán)重的問(wèn)題。

本發(fā)明提供一種可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂，在意外的外部沖擊下顯示出很高的耐力，關(guān)節(jié)脫位機(jī)制使關(guān)節(jié)在受到外力沖撞時(shí)，通過(guò)關(guān)節(jié)錯(cuò)位吸收部分外部的沖擊，減少仿生關(guān)節(jié)受意外碰撞造成的傷害；通過(guò)使用氣動(dòng)人造肌肉，可以通過(guò)壓力調(diào)節(jié)除了可以實(shí)現(xiàn)彎曲伸展運(yùn)動(dòng)外，還可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)旋和外旋運(yùn)動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂。

本發(fā)明一種可翻轉(zhuǎn)抗沖擊的機(jī)械臂，包括仿肱骨模塊、仿尺骨模塊、仿橈骨模塊、執(zhí)行器安裝塊和機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)模塊。仿尺骨模塊、仿橈骨模塊的一端均與仿肱骨模塊連接，另一端均與執(zhí)行器安裝塊，分別用于帶動(dòng)執(zhí)行器安裝塊擺動(dòng)和翻轉(zhuǎn)。所述的仿肱骨模塊包括肱骨桿。所述的仿尺骨模塊包括尺骨桿。所述的仿橈骨模塊包括橈骨桿。尺骨桿、橈骨桿的內(nèi)端與肱骨桿一端的不同位置分別構(gòu)成球面副。橈骨桿的外端與執(zhí)行器安裝塊鉸接；尺骨桿的外端與執(zhí)行器安裝塊構(gòu)成球面副。所述的機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)模塊包括第一伸縮元件和第二伸縮元件；第一伸縮元件的一端與肱骨桿鉸接，另一端與尺骨桿中部靠?jī)?nèi)端位置鉸接；所述的橈骨桿的中部套置有套環(huán)；第二伸縮元件的一端與肱骨桿構(gòu)成球面副，另一端與套環(huán)構(gòu)成球面副。

作為優(yōu)選，所述尺骨桿的內(nèi)端與肱骨桿所成球面副受沖擊能夠錯(cuò)位來(lái)避免破壞。

作為優(yōu)選，所述橈骨桿的內(nèi)端與肱骨桿所成球面副受沖擊能夠脫離來(lái)避免破壞。

作為優(yōu)選，所述的仿尺骨模塊包括肱骨球鉸座和彈性韌帶；所述的仿肱骨模塊還包括肱骨關(guān)節(jié)球和樞軸銷；樞軸銷貫穿肱骨關(guān)節(jié)球，且兩端均外部。所述的肱骨球鉸座固定在尺骨桿的內(nèi)端；肱骨球鉸座與肱骨關(guān)節(jié)球構(gòu)成能夠脫離的球面副；所述的肱骨球鉸座的兩側(cè)均開(kāi)設(shè)有V型勾槽，且均設(shè)置有彈性韌帶；肱骨關(guān)節(jié)球兩側(cè)的樞軸銷與兩個(gè)V型勾槽分別接觸。所述彈性韌帶的兩端均與肱骨球鉸座固定，中部繞過(guò)對(duì)應(yīng)的樞軸銷上環(huán)形凹槽，提供樞軸銷與V型勾槽保持連接狀態(tài)的彈力。

作為優(yōu)選，肱骨球鉸座與肱骨關(guān)節(jié)球之間墊有球形保護(hù)片。球形保護(hù)片的表面上設(shè)置有聚四氟乙烯涂層。

作為優(yōu)選，所述的仿肱骨模塊還包括橈骨球鉸座。所述的橈骨球鉸座與肱骨桿的端部固連；所述的肱骨關(guān)節(jié)球固定在肱骨桿的端部；所述的仿橈骨模塊包括橈骨桿和磁球接頭；所述的磁球接頭固定在橈骨桿的內(nèi)端；磁球接頭與橈骨球鉸座通過(guò)磁力吸附在一起，并構(gòu)成能夠脫離的球面副；

作為優(yōu)選，第一伸縮元件和第二伸縮元件均采用氣動(dòng)肌肉。