[發明專利]一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂

在審

• 申請號: 202210147799.1
• 申請日: 2022-02-17
• 公開（公告）號: CN114393574A
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 戴建生;張澤;莊哲明;唐昭;關云濤;陳芳;魏巍;李咪;張昊臨;杜曉龍;常樂;王彤
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B25J9/12
• 分類號: B25J9/12;B25J9/16
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 王海濱

1.一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：包括控制箱、第一絲驅動單元、測距傳感器、第二絲驅動單元、SMA驅動單元和執行器；

所述控制箱上端連接第一絲驅動單元，第一絲驅動單元和第二絲驅動單元之間設置測距傳感器，第二絲驅動單元上端連接SMA驅動單元，SMA驅動單元上端連接執行器，所述第一絲驅動和第二絲驅動單元均包括若干相串連的絲驅動組件；

所述絲驅動組件包括絲驅動上連接板、絲驅動下連接板、絲驅動運動支鏈、絲驅動彈簧底座、驅動絲和絲驅動彈簧，所述絲驅動上連接板和絲驅動下連接板的三條邊之間通過絲驅動運動支鏈連接，所述絲驅動上連接板和絲驅動下連接板的三個角位置處設置絲驅動彈簧底座，絲驅動彈簧底座之間設置驅動絲和圍繞驅動絲的絲驅動彈簧；

所述SMA驅動單元包括SMA驅動上連接板、SMA驅動下連接板、SMA驅動運動支鏈、SMA驅動彈簧底座和SMA驅動彈簧，所述SMA驅動上連接板和SMA驅動下連接板的三條邊之間通過SMA驅動運動支鏈連接，所述SMA驅動上連接板和SMA驅動下連接板的三個角位置處設置SMA驅動彈簧底座，SMA驅動彈簧底座之間設置SMA驅動彈簧；

所述執行器為三爪抓取裝置，其上設置有視覺識別傳感器和角度加速度傳感器。

2.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述絲驅動運動支鏈和SMA驅動運動支鏈具有相同的結構，均包括上運動板、左上運動板、右上運動板、下運動板、左下運動板和右下運動板，所述上運動板分別和左上運動板、右上運動板向內單方向翻動連接，與該結構相對稱地，所述下運動板分別和左下運動板、右下運動板向內單方向翻動連接，所述左上運動板和左下運動板向外單方向翻動連接，所述右上運動板和右下運動板向外單方向翻動連接。

3.根據權利要求2所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述上運動板、左上運動板、右上運動板、下運動板、左下運動板和右下運動板于其中央位置圍成一方孔。

4.根據權利要求2所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述向內單方向翻動連接和向外單方向翻動連接通過韌性膠帶單面粘貼連接。

5.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述絲驅動上連接板/SMA驅動上連接板、絲驅動下連接板/SMA驅動下連接板為三角形碳纖維板，其上形成若干走線孔、彈簧底座安裝孔和驅動絲孔。

6.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述SMA驅動彈簧為通電加熱伸長、常溫收縮的記憶合金彈簧。

7.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述控制箱內設置電機驅動器、電機和主控板，所述電機驅動器與電機相連，所述電機包括數量與驅動絲相對應的驅動絲電機和執行器電機，驅動絲電機的輸出端連接絲杠，驅動絲的末端連接在絲杠上，執行器電機與執行器連接，所述主控板與測距傳感器、加速度傳感器和視覺識別傳感器通訊連接，所述主控板控制SMA驅動彈簧的通電。

8.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述控制箱還設置有搖桿模塊，搖桿模塊作為第二種控制方案，搖桿將當前位置坐標直接輸入到主控板。

9.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述電源是6S(22.2V)航模電池，帶有一個額外的直流可調降壓板，電池輸出分為兩部分，一路直接為電機驅動器供電，另一路通過降壓板降壓后為主控板和傳感器供電。

10.根據權利要求1所述的一種可折疊彎曲的串并聯混合柔性機械臂，其特征在于：所述主控板型號為STM32F407，所述電機型號為42步進電機，所述電機驅動器型號為TB6600，所述測距傳感器型號為GP2Y0A21，所述加速度角度傳感器型號為MPU6050，所述視覺識別傳感器型號為OV5640，所述直流可調降壓板型號為LM2596S。