[發明專利]可折展機械臂及其控制方法

在審

• 申請號: 202310503757.1
• 申請日: 2023-05-06
• 公開（公告）號: CN116494289A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 褚宏鵬;王慧強;鄒超鵬;曾達幸
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: B25J18/00
• 分類號: B25J18/00;B25J9/16
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產權代理事務所(普通合伙) 11474
• 代理人: 王冬杰

1.一種可折展機械臂，其特征在于，其包括第一平臺、第二平臺、第三平臺、第四平臺和運動支鏈，第一平臺、第二平臺、第三平臺和第四平臺彼此之間通過多個運動支鏈連接，多個運動支鏈的結構相同且沿圓周均布，

所述運動支鏈，其包括第一連桿、第二連桿、第三連桿、第四連桿、第五連桿、第六連桿、第七連桿、第八連桿、第九連桿和第十連桿，所述第一連桿的第一端通過第一轉動副與所述第一平臺連接，所述第二連桿的第一端通過第二轉動副與所述第一連桿的第二端連接，所述第三連桿的第一端通過第三轉動副與所述第二連桿的第二端連接，所述第四連桿的第一端通過第四轉動副與所述第三連桿的第二端連接，所述第四連桿的中部通過第五轉動副與所述第二平臺連接，所述第五連桿的第一端通過第六轉動副與所述第四連桿的第二端連接，所述第六連桿的第一端通過第七轉動副與所述第五連桿的第二端連接，所述第七連桿的第一端通過第八轉動副與所述第六連桿的第二端連接，所述第七連桿的中部通過第九轉動副與所述第三平臺連接，所述第八連桿的第一端通過第十轉動副與所述第七連桿的第二端連接，所述第九連桿的第一端通過第十一轉動副與所述第八連桿的第二端連接，所述第十連桿的第一端通過第十二轉動副與所述第九連桿的第二端連接，所述第十連桿的第二端通過第十三轉動副與所述第四平臺連接；

所述運動支鏈中轉動副的設置為所述第二轉動副的軸線分別與所述第一轉動副、第三轉動副的軸線垂直，所述第三轉動副軸線與所述第四轉動副軸線垂直，所述第五轉動副的軸線分別與所述第四轉動副、第六轉動副的軸線垂直，所述第七轉動副的軸線分別與所述第六轉動副、第八轉動副的軸線垂直，所述第九轉動副的軸線分別與所述第八轉動副、第十轉動副的軸線垂直，所述第十一轉動副的軸線分別與所述第十轉動副、第十二轉動副的軸線垂直，所述第十二轉動副軸線與第十三轉動副軸線垂直。

2.根據權利要求1所述的可折展機械臂，其特征在于，相鄰連桿連接的轉動副包括同側連接結構和異側連接結構，所述第一轉動副、第三轉動副、第五轉動副、第七轉動副、第九轉動副、第十一轉動副和第十三轉動副均為同側連接結構的轉動副，且轉動副的轉角范圍為0°～180°，所述第二轉動副、第四轉動副、第六轉動副、第八轉動副、第十轉動副和第十二轉動副均為異側連接結構的轉動副，且轉動副的轉角范圍為-90°～90°。

3.根據權利要求2所述的可折展機械臂，其特征在于，所述同側連接結構包括第一薄板、第一厚板、第二薄板、薄片件和第二厚板，所述第一薄板和第一厚板分別位于所述薄片件的兩側，所述第一薄板與所述第二薄板位于同一平面，所述第一厚板與所述第二厚板位于同一平面；所述異側連接結構包括第一薄板、第一厚板、第二厚板、薄片件和第二薄片，所述第一薄板和第一厚板分別位于所述薄片件的兩側，所述第一薄板與所述第二厚板位于同一平面，所述第一厚板與所述第二薄板位于同一平面。

4.根據權利要求1所述的可折展機械臂，其特征在于，所述同側連接結構中第一薄板、第二薄板、第一厚板和第二厚板分別位于薄片件兩側，所述異側連接結構中第一薄板、第二厚板、第一厚板和第二薄板分別位于所述薄片件兩側，所述同側連接結構和異側連接結構中的厚板為機構的連桿或平臺，薄板通過膠粘的連接方式依附于厚板，薄板和厚板間設置有所述薄片件。

5.根據權利要求4所述的可折展機械臂，其特征在于，所述薄片件上均勻開設有緊固孔，且所述薄片件上在薄板與厚板轉動連接處還設有槽孔。

6.根據權利要求3所述的可折展機械臂，其特征在于，所述第一平臺上設置有驅動單元，所述驅動單元通過第一連桿控制所述同側連接結構和異側連接結構折疊或展開，從而控制所述第四平臺多自由度的運動，實現機構在不同狀態下的彎曲角度及位姿。

7.一種實現權利要求1～6之一所述的可折展機械臂的折展控制方法，其特征在于，其包括以下步驟：

S1、獲取機械臂的目標姿態位置信息，根據物體位置信息和機械臂的當前位置信息，確定各連桿折展的需求運動距離和各轉動副運動角度信息；

S2、根據各連桿折展的需求運動信息和需求運動時間得到需求運動速度；

S3、根據需求運動速度確定每個驅動單元的運動控制電流，從而自動調整機械臂運動至目標物體位置。