[發(fā)明專利]一種基于可精準(zhǔn)控制骨架的仿生軟體消毒機(jī)械臂

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110361608.7
• 申請(qǐng)日: 2021-04-02
• 公開（公告）號(hào): CN113084829A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱智偉;王文彪;鮑官軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J11/00
• 分類號(hào): B25J11/00;B25J18/00
• 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)明公開了一種基于可精準(zhǔn)控制骨架的仿生軟體消毒機(jī)械臂，包括內(nèi)部骨架、若干節(jié)首尾耦合的氣動(dòng)肌肉和噴頭安裝模塊，所述內(nèi)部骨架貫穿各氣動(dòng)肌肉；所述內(nèi)部骨架由若干軸節(jié)首尾活動(dòng)連接組成，所述內(nèi)部骨架上設(shè)置有用于測(cè)量?jī)?nèi)部骨架角度位移信息的角度傳感器；所述軸節(jié)包括伸縮軸節(jié)，所述伸縮軸節(jié)上設(shè)置有用于測(cè)量?jī)?nèi)部骨架線位移信息的位移傳感器；所述氣動(dòng)肌肉包括若干環(huán)繞內(nèi)部骨架布置的氣管以及分別設(shè)置于氣管兩端、用于對(duì)各氣管進(jìn)行密封固定的密封端蓋和進(jìn)氣端蓋，所述進(jìn)氣端蓋上設(shè)置有用于對(duì)各氣管進(jìn)行充氣的進(jìn)氣孔；所述噴頭安裝模塊固定在最外側(cè)的端蓋上。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精準(zhǔn)控制，且能很容易獲取機(jī)械臂姿態(tài)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可精準(zhǔn)控制骨架的仿生軟體消毒機(jī)械臂。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著材料技術(shù)的發(fā)展與快速成型技術(shù)的發(fā)展，在全世界范圍內(nèi)，研究人員對(duì)軟體機(jī)器人的研究愈發(fā)火熱。對(duì)于軟體機(jī)器人的設(shè)計(jì)靈感，最初是源自于對(duì)自然界那些軟體生物的模仿。其中，對(duì)于象鼻、章魚觸手等結(jié)構(gòu)的模仿設(shè)計(jì)出來(lái)的機(jī)械臂式軟體機(jī)器人最為廣泛，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)不僅能夠適應(yīng)復(fù)雜狹窄的環(huán)境，而且還可以進(jìn)行柔順、安全的目標(biāo)抓持與操作任務(wù)，是軟體機(jī)器人目前熱門研究方向之一。

軟體機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)、宇航作業(yè)、助老助殘、醫(yī)療康復(fù)、微創(chuàng)手術(shù)、復(fù)雜環(huán)境搜索與探測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，近年來(lái)引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)的廣泛關(guān)注。軟體機(jī)械臂作業(yè)時(shí)需要彎曲、扭轉(zhuǎn)、延伸、接觸及對(duì)象操作，具有高柔性和大變形能力，其驅(qū)動(dòng)方式一般采用具有大變形能力的材料作為驅(qū)動(dòng)源或驅(qū)動(dòng)介質(zhì)例如：空氣、繩線、以及形狀記憶合金(SMA)等特殊材料。

本發(fā)明采用氣動(dòng)人工肌肉的驅(qū)動(dòng)方式，氣動(dòng)人工肌肉是一種外套編織網(wǎng)的彈性橡膠密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)改變編織網(wǎng)繞線方向，在通入氣壓后驅(qū)動(dòng)器單元可以實(shí)現(xiàn)伸長(zhǎng)和縮短。軟體機(jī)器人的發(fā)展同時(shí)也面臨著很多困難和挑戰(zhàn)：新的仿生結(jié)構(gòu)和智能材料對(duì)加工工藝提出了更高的要求，如何高效快速地加工出符合特定需求的本體結(jié)構(gòu)是一個(gè)急需解決的難題。

可變形和高度的柔順性使得傳統(tǒng)的傳感器如編碼器、電位計(jì)和剛性力觸覺傳感器等很難集成到軟體機(jī)器人上，因此如軟體機(jī)器人普遍存在的問(wèn)題就是：控制精度低、姿態(tài)獲取困難、末端負(fù)載力小等運(yùn)用局限。軟體機(jī)械臂的發(fā)展涉及仿生學(xué)，軟材料科學(xué)和機(jī)器人學(xué)等學(xué)科，目前在柔性材料、機(jī)器人建模與仿真、傳感與控制、多學(xué)科交叉應(yīng)用等方向也面臨諸多挑戰(zhàn)。

公告號(hào)為CN108943010B的專利說(shuō)明書中公開了一種氣控型剛?cè)狁詈夏K化軟體機(jī)械臂，包括用于通過(guò)對(duì)內(nèi)腔進(jìn)行單向充氣或放氣控制以控制機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)的氣囊結(jié)構(gòu)，氣囊結(jié)構(gòu)包括至少一個(gè)氣囊模塊，氣囊模塊采用沿周向排布的多個(gè)氣囊體組合構(gòu)成，氣囊模塊上設(shè)有用于沿徑向拉結(jié)氣囊模塊的所述氣囊體的固定結(jié)構(gòu)，多個(gè)固定結(jié)構(gòu)沿氣囊模塊軸向間隔排布，用于提高機(jī)械臂的負(fù)載能力并使所述氣囊模塊的所有氣囊體相互做耦合運(yùn)動(dòng)。此方案最大的缺點(diǎn)在于機(jī)械臂主體為氣囊結(jié)構(gòu)，整個(gè)機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度較低，同時(shí)控制精度低、姿態(tài)獲取困難。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于可精準(zhǔn)控制骨架的仿生軟體消毒機(jī)械臂，可實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的精準(zhǔn)控制，且能很容易獲取機(jī)械臂姿態(tài)。

一種基于可精準(zhǔn)控制骨架的仿生軟體消毒機(jī)械臂，包括內(nèi)部骨架、若干節(jié)首尾耦合的氣動(dòng)肌肉和噴頭安裝模塊，所述內(nèi)部骨架貫穿各氣動(dòng)肌肉；

內(nèi)部骨架由若干軸節(jié)首尾活動(dòng)連接組成，內(nèi)部骨架上設(shè)置有用于測(cè)量?jī)?nèi)部骨架角度位移信息的角度傳感器；所述軸節(jié)包括伸縮軸節(jié)，所述伸縮軸節(jié)上設(shè)置有用于測(cè)量?jī)?nèi)部骨架線位移信息的位移傳感器；

所述氣動(dòng)肌肉包括若干環(huán)繞內(nèi)部骨架布置的氣管以及分別設(shè)置于氣管兩端、用于對(duì)各氣管進(jìn)行密封固定的密封端蓋和進(jìn)氣端蓋，所述進(jìn)氣端蓋上設(shè)置有用于對(duì)各氣管進(jìn)行充氣的進(jìn)氣孔；所述噴頭安裝模塊固定在最外側(cè)的端蓋上。