[實用新型]一種具有柔性連桿的蛇形機械臂

有效

• 申請號: 202020023159.6
• 申請日: 2020-01-07
• 公開（公告）號: CN212471498U
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 楊雨豪;江先志;陳錦鳴;紀紅宇;陳先萍
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: B25J9/06
• 分類號: B25J9/06
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 李百玲

一種具有柔性連桿的蛇形機械臂，包括臂體和驅動部，所述驅動部包括驅動單元和用于承載驅動單元的支撐架，所述臂體通過連接板與支撐架的前端連接，所述臂體由多個骨節依次柔性連接而成，每個骨節均包括一柔性套管以及固定在柔性套管末端的法蘭，柔性鋼索穿過柔性套管和法蘭中心孔將多個骨節串聯，該根柔性鋼索的后端與連接板連接，該根柔性鋼索的前端與臂體末端的法蘭連接。本實用新型提供了一種體積小、可實現任意方向轉動、結構簡單的具有柔性連桿的蛇形機械臂。

技術領域

本實用新型涉及機器人技術領域，尤其是涉及一種具有柔性連桿的蛇形機械臂。

背景技術

在自動化生產、加工過程中經常需要使用機械臂來完成一些工作,常見的機械臂包括以下幾種方式：

第一種是采用三軸運行機構,即該機械臂安裝在一個三軸疊加運行的平臺上,通過該平臺在方向上的運行,帶動機械臂實現在三維空間中的運行。第二種是在上述第一種基礎上增加旋轉機構,以增加一個旋轉方向上的運行。第三種是采用連桿機構,即該機械臂采用多連桿樞接,通過控制連桿的伸縮從而控制機械臂在各個方向上的運行。

另外,還可將上述幾種模式相互結合,組合形成多用途機械臂。但是上述機械臂存在一個最大的問題就是,機械臂自身難以實現任意角度的彎曲。雖然通過連桿機構可以實現一定的彎曲功能,但是這種機構僅僅適用于較大的機械臂,對于一些體積較小的精密產品而言,連桿機構的結構復雜,難以適應。

生物蛇的運動模式具有較高的穩定性和環境適應性,其中側向蜿蜒運動是生物蛇最典型和最高效的運動模式之一。蛇形機械臂是一種以生物蛇為原型的多自由度驅動仿生機械臂,利用關節與連桿模擬生物蛇的脊柱結構。

發明內容

為了克服現有機械臂存在靈活性不足、控制困難、結構復雜的不足，本實用新型提供了一種體積小、可實現任意方向轉動、結構簡單的具有柔性連桿的蛇形機械臂。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種具有柔性連桿的蛇形機械臂，包括臂體和驅動部，所述驅動部包括驅動單元和用于承載驅動單元的支撐架，所述臂體通過連接板與支撐架的前端連接，所述臂體由多個骨節依次柔性連接而成，每個骨節均包括一柔性套管以及固定在柔性套管末端的法蘭，柔性鋼索穿過柔性套管和法蘭中心孔將多個骨節串聯，該根柔性鋼索的后端與連接板連接，該根柔性鋼索的前端與臂體末端的法蘭連接，第一個骨節與連接板鉸接；

每個法蘭周向設有四個均勻布置的穿孔，所述驅動單元包括兩個轉盤和兩根牽引繩，兩個轉盤可轉動的安裝在支撐架上，每個轉盤外一周設有凹槽，兩根牽引繩的中部分別纏繞在兩個轉盤的凹槽內并固定在轉盤上，其中一根牽引繩的兩端分別依次穿過所有骨節法蘭上的上下兩個穿孔，并通過鋼絲夾頭夾緊在最后一個法蘭上，另外一根牽引繩的兩端分別依次穿過所有骨節法蘭上的左右兩個穿孔，并通過鋼絲夾頭夾緊在最后一個法蘭上；每個轉盤分別與一個旋轉電機連接，兩個旋轉電機分別驅動兩個轉盤，兩個轉盤分別控制兩根牽引繩的張緊和防松。

進一步，所述柔性套管為三節圓筒狀柔性套管。

再進一步，所述連接板周向均設有四個通孔，兩根牽引繩中的一根牽引繩的兩端分別穿過連接板上的上下兩個通孔，再穿過骨節法蘭上的上下兩個穿孔；另外一根牽引繩的兩端分別穿過連接板上的左右兩個通孔，再穿過骨節法蘭上的左右兩個穿孔。

本實用新型的設計構思為：是模擬蛇設計而成,整個機械臂由若干個骨節相互樞接構成,骨節與骨節之間采用柔性鋼索連接,即兩骨節之間可實現上下、左右擺動；所有可轉動的骨節都通過一組牽引繩牽引,牽引繩通過驅動單元驅動,從而可實現骨節之間的相互擺動；該設計理念是兩相鄰骨節結合部具有兩個自由度,通過雙電機驅動分別驅動其中一個自由度；這種所有骨節的擺動疊加起來就形成了整個機械臂任意方向擺動、機械臂自身也可形成任意角度的彎曲。本實用新型采用這種蛇形設計,可使整個機械臂的結合盡可能緊湊,同時確保機械臂具有足夠和較大的彎曲范圍。