[發(fā)明專利]一種基于變剛度彈簧的張拉整體機器人

有效

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• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113400293B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發(fā)明（設計）人: 張捷;孫瑜;李優(yōu);江毅玲;吳志剛;吳嘉寧;梁海朝
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: B25J9/14
• 分類號: B25J9/14;B25J17/02
• 代理公司: 深圳市創(chuàng)富知識產(chǎn)權代理有限公司 44367
• 代理人: 高冰

本發(fā)明公開了一種基于變剛度彈簧的張拉整體機器人，包括驅動機構、機械臂、剛度調節(jié)單元和氣源；驅動機構用于驅動機械臂擺動；機械臂的多個活動關節(jié)位均設有剛度調節(jié)單元；剛度調節(jié)單元包括橡膠軟套、彈簧和通氣接口；橡膠軟套包裹于彈簧外，通氣接口與橡膠軟套內部接通，氣源與通氣接口連接導通，氣源用于對橡膠軟套充氣以擠壓調節(jié)彈簧的剛度，剛度調節(jié)單元的剛度變化用于調節(jié)機械臂對應活動關節(jié)的活動幅度變化；即本發(fā)明只需調節(jié)橡膠軟套的充氣變化，則可實現(xiàn)彈簧剛度的調控，無需進行彈簧更換，切實解決了現(xiàn)有技術需要頻繁更換彈簧的問題。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人的技術領域，特別涉及一種基于變剛度彈簧的張拉整體機器人。

背景技術

連續(xù)型機器人作為一種新興的機器人，因具有良好的環(huán)境共融能力，使其在狹小空間設備檢修、災后搜救等實際工程領域具有廣闊的應用前景。由于應用環(huán)境的復雜性和不確定性，對連續(xù)型機器人提出了剛柔并濟的要求。然而，多數(shù)連續(xù)型機器人尚不具備此能力。

為了實現(xiàn)連續(xù)型機器人剛柔并濟的要求，可以利用更換不同剛度彈簧的方式實現(xiàn)。但每個彈簧的彈性系數(shù)是固定的，如果需要改變結構的受力狀態(tài)必然需要更換彈簧，而且對于機器人在工作中頻繁更換彈簧并非是一種簡單的事情，會嚴重影響工程周期，為此急需一種能夠解決此問題的技術方案。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于變剛度彈簧的張拉整體機器人，以解決現(xiàn)有技術需要頻繁更換彈簧的問題。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于變剛度彈簧的張拉整體機器人，包括驅動機構、機械臂、剛度調節(jié)單元和氣源；所述驅動機構用于驅動所述機械臂擺動；所述機械臂的多個活動關節(jié)位均設有所述剛度調節(jié)單元；所述剛度調節(jié)單元包括橡膠軟套、彈簧和通氣接口；所述橡膠軟套包裹于所述彈簧外，所述通氣接口與所述橡膠軟套內部接通，所述氣源與所述通氣接口連接導通，所述氣源用于對所述橡膠軟套充氣以擠壓調節(jié)所述彈簧的剛度，所述剛度調節(jié)單元的剛度變化用于調節(jié)所述機械臂對應活動關節(jié)的活動幅度變化。

在其中一個實施例中，所述剛度調節(jié)單元還包括硬質外套，所述橡膠軟套和所述彈簧均設于所述硬質外套包圍的空間內。

在其中一個實施例中，所述橡膠軟套擠壓所述彈簧的表面設有多個凸起的顆粒物，多個所述顆粒物分布于所述橡膠軟套表面的各處。

在其中一個實施例中，所述機械臂包括多個活動環(huán)和多個伸縮單元；所述活動環(huán)上設有多個所述剛度調節(jié)單元，多個所述剛度調節(jié)單元沿所述活動環(huán)的周向排列設置，多個所述剛度調節(jié)單元均與所述驅動機構聯(lián)動；相鄰的兩個所述活動環(huán)之間均連接有多個所述伸縮單元，多個所述伸縮單元分別與相鄰兩個所述活動環(huán)的多個所述剛度調節(jié)單元聯(lián)動；所述驅動機構用于調節(jié)所述彈簧的伸縮量，所述彈簧的伸縮用于調節(jié)所述活動環(huán)的擴展和收攏，所述活動環(huán)的擴展和收攏用于控制所述伸縮單元的伸縮。

在其中一個實施例中，所述活動環(huán)包括橫向連接桿和連接座，所述橫向連接桿的兩端均連接有所述連接座，所述彈簧的兩端均連接有所述連接座，以此圍成環(huán)形；在任意兩相對的兩個剛度調節(jié)單元之間，所述伸縮單元均通過所述連接座與相對的所述剛度調節(jié)單元活動連接。

在其中一個實施例中，所述伸縮單元包括兩豎向連接桿，兩所述豎向連接桿呈交錯設置，兩所述豎向連接桿的兩端分別與所述剛度調節(jié)單元不同側的所述連接座轉動連接。

在其中一個實施例中，所述連接座設有穿孔，所述穿孔的朝向與所述活動環(huán)的周向相同；所述驅動機構設有多根拉繩，多根所述拉繩分別穿過多個所述連接座的所述穿孔，相對布置的所述連接座共用一根拉繩，所述驅動機構用于調控多根所述拉繩的松緊變化，多根所述拉繩的松緊變化用于驅動所述機械臂擺動。

本發(fā)明的有益效果如下：