[發(fā)明專利]一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310378039.6
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116460891A
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫瑜;張?zhí)煜?/a>;郭慶凱;呂宇欣;楊來浩
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號: B25J18/02
• 分類號: B25J18/02;B64F5/60
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 覃婧嬋

本發(fā)明公開了一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂，包括折紙彎曲結(jié)構(gòu)及充氣系統(tǒng)；所述充氣系統(tǒng)向所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)內(nèi)腔充氣使得折紙彎曲結(jié)構(gòu)展開，從內(nèi)腔吸氣使得折紙彎曲結(jié)構(gòu)收縮，可實現(xiàn)彎曲伸縮驅(qū)動，而非軸向伸縮驅(qū)動；所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)的材料為多層復(fù)合材料，由內(nèi)向外依次是氣密層、主體結(jié)構(gòu)層和彈性層；所述探測臂還包括上下兩支撐斜梁，兩支撐斜梁之間通過彈簧及鉸鏈連接，用于彈性減震以保持折紙彎曲結(jié)構(gòu)折展過程中的穩(wěn)定性，以及實現(xiàn)折紙?zhí)綔y臂在彎曲展開的情況下承載重物。本發(fā)明公開的一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂具有簡便的操作方式、一定程度的負(fù)重能力、較低的功耗和研制成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及航空航天及衛(wèi)星檢測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂。

背景技術(shù)

近年來，機器人技術(shù)已經(jīng)成為航空航天及衛(wèi)星領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。它集機械、電子、計算機、材料、傳感器、控制技術(shù)及人工智能等多門學(xué)科于一體，反映了一個國家的智能化和自動化研究水平，同時也作為一個國家高科技實力的重要標(biāo)志，各發(fā)達國家在該領(lǐng)域相繼投入巨資開展研究。

目前應(yīng)用于航空航天及衛(wèi)星檢測的機器人有爬行機器人和車身上搭載攝像頭的輪式機器人等。爬行機器人存在操作復(fù)雜，環(huán)境適應(yīng)能力較差等問題。而搭載攝像頭的輪式機器人攝像頭不能準(zhǔn)確地到達航空航天機器內(nèi)部需要檢測零件的檢測點。與傳統(tǒng)的機器人相比，本發(fā)明涉及的可用于檢測航空航天及衛(wèi)星并且可以適應(yīng)狹小復(fù)雜環(huán)境的一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂可以安裝在輪式機器人的頂部進入到需要檢測的機器內(nèi)部進行精確的定位檢測，具有簡便的操作方式、一定的負(fù)載自重比、較低的功耗和研制成本以及一定的定位能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于改善傳統(tǒng)搭載攝像頭的輪式機器人不能靈活地將攝像頭送達零件檢測點進行檢測的問題，提供了一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂，其可以安裝在輪式機器人的頂部并且可以跟隨輪式機器人進入航空航天及衛(wèi)星等大型零件內(nèi)部進行葉片等關(guān)鍵零部件的檢測，基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂與輪式機器人的連接部位可以增加舵機來提高其自由度，使得探測臂更加靈活，并且能高效且精準(zhǔn)地完成檢測任務(wù)。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于折紙彎曲結(jié)構(gòu)的負(fù)載氣動探測臂，其特征在于，所述探測臂包括折紙彎曲結(jié)構(gòu)及充氣系統(tǒng)；所述充氣系統(tǒng)向所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)的內(nèi)腔充氣驅(qū)動其展開，通過從內(nèi)腔吸氣產(chǎn)生負(fù)壓的方式折疊所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)到初始狀態(tài)，從而實現(xiàn)可重復(fù)的折展驅(qū)動。

優(yōu)選的，所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)的材料為多層復(fù)合材料，由內(nèi)向外依次是氣密層、主體結(jié)構(gòu)層和彈性層。

優(yōu)選的，所述探測臂還包括上端蓋板、陀螺儀傳感器、電池、下端蓋板、上支撐斜梁、下支撐斜梁及進氣口。

優(yōu)選的，所述上端蓋板固定有所述陀螺儀傳感器和所述電池，所述陀螺儀傳感器用來實時監(jiān)測所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)充氣工作時彎曲的角度，所述電池用來給所述陀螺儀傳感器供電。

優(yōu)選的，所述下端蓋板開有所述進氣口，連接所述充氣系統(tǒng)；所述上端蓋板封閉。

優(yōu)選的，所述上、下端蓋板的內(nèi)側(cè)分別與所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)的兩端連接，所述上、下端蓋板的外側(cè)分別連接所述上、下支撐斜梁，兩個支撐斜梁之間采用彈簧與鉸鏈相結(jié)合的方式連接，彈簧起到彈性減震的作用，以保持折紙彎曲結(jié)構(gòu)在折展彎曲過程中的穩(wěn)定性，支撐斜梁起到支撐整個機構(gòu)及負(fù)載的作用。

優(yōu)選的，所述兩支撐斜梁采用聚酯薄片。

優(yōu)選的，所述的主體結(jié)構(gòu)層采用波紋塑料板。

優(yōu)選的，所述的氣密層采用kapton塑料薄膜。

優(yōu)選的，所述的彈性層采用硅橡膠。

優(yōu)選的，所述折紙彎曲結(jié)構(gòu)包括三角形面和四邊形面，可實現(xiàn)彎曲伸縮運動，而非軸向伸縮運動。