[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

本發明提供一種可折展機械臂，其包括第一平臺、第二平臺、第三平臺、第四平臺和運動支鏈，各平臺間通過三條運動支鏈連接，各運動支鏈結構相同且沿圓周均布在各平臺四周，各運動支鏈包括多個連桿，各平臺和連桿間均通過轉動副連接，通過各平臺與運動支鏈的配合連接實現機械臂的連續運動，本發明引入折紙技術并設計一種可完全伸展/折疊的可折展機械臂，運動支鏈中的各連桿間采用薄厚板間夾薄片件的方式連接，通過控制輸入連桿角度使該機構折疊或展開，有效控制該機械臂的彎曲角度，從而達到機械臂位置的精準控制，且機械臂末端安裝機械手，能實現多姿態伸展抓取，具有結構穩定、折展比大和適應性強優點。

技術領域

本發明屬于折展機構技術領域，特別涉及一種可折展機械臂及其控制方法。

背景技術

由于移動通信、空間科學、軍事偵察、導航遙感等領域對機構體積要求較苛刻，需要機構在未工作時折疊以減小所占空間，在此類場合中折展機構被廣泛應用。

中國實用新型專利CN217361878U提出了一種天線折展機構，在航天領域有一定的應用前景；中國發明申請CN115743608A提出了一種月球極區可移動采水平臺折展機構，能夠提高月球原位資源利用的效率；中國實用新型專利CN215451741U提出了一種天線的骨架折展機構，并成功應用于車載雷達，但是折展機構的折展比還可繼續提升。受折紙藝術啟發的折紙機構完全折疊后體積極小，折展比極大，從而具有更強的環境和工況適應能力。另一方面，現有的折展機構展開后即鎖定不可活動，且機械臂能耗較高、負載能力較小，難以實現輕量化，同時機械臂自由度較少，無法實現復雜環境的作業。因此有必要設計一種折展比大、展開后可活動控制的可折展機械臂及控制方法。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供一種可折展機械臂及其控制方法，引入折紙技術并設計一種可完全伸展/折疊的可折展機械臂，運動支鏈中的各連桿間采用薄厚板間夾薄片件的方式連接，通過控制輸入連桿角度使該機構折疊或展開，有效控制該機械臂的彎曲角度，從而實現機械臂位置的精準控制，且機械臂末端安裝機械手，能實現多姿態伸展抓取，具有結構簡單穩定、折展比大和適應性強等優點。

本發明采用的技術方案是一種可折展機械臂，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之間幾何關系設置為：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。