本發(fā)明涉及仿生機(jī)器人領(lǐng)域，具體地說是一種基于新型欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)的仿象鼻機(jī)器人。

背景技術(shù)：

仿生機(jī)器人一直以來都是機(jī)器人學(xué)科中的一個熱門的研究領(lǐng)域，從自然界的各種生物身上我們發(fā)明了許多能執(zhí)行特殊任務(wù)的機(jī)器人。象鼻仿生機(jī)器人就是其中的一種杰出的代表，象鼻機(jī)器人適合用于各種避障場合，也適合安裝于社區(qū)服務(wù)型機(jī)器人身上，方便人們的生活。當(dāng)然，未來的工程、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)θ嵝詸C(jī)械臂也都有需求。目前國內(nèi)外所研制的象鼻機(jī)器人多為應(yīng)用人工肌肉、氣動、繩索或記憶合金等驅(qū)動形式，其控制過程繁瑣，負(fù)載能力較低，穩(wěn)定性偏弱。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于新型欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)的仿象鼻機(jī)器人，控制簡單，穩(wěn)定性好且可以承受較大負(fù)載。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種基于新型欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)的仿象鼻機(jī)器人，包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)、連接剪叉機(jī)構(gòu)和多個象鼻節(jié)，其中在每個象鼻節(jié)上均設(shè)有聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)構(gòu)通過所述連接剪叉機(jī)構(gòu)與最靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)的象鼻節(jié)上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)相連，各個象鼻節(jié)上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)依次相連，所述連接剪叉機(jī)構(gòu)和各個聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)通過所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)作用同步開合，且每個象鼻節(jié)設(shè)有聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)一側(cè)的通過該象鼻節(jié)上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)作用張開或閉合。

所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括底座、動力源、絲杠、絲母和傳動機(jī)構(gòu)，所述絲杠和動力源均安裝在所述底座上，所述動力源通過傳動機(jī)構(gòu)與所述絲杠相連，在所述絲杠上設(shè)有兩段旋向相反的螺紋段，在每個螺紋段上均套設(shè)有一個絲母，所述連接剪叉機(jī)構(gòu)中的兩個交叉桿的一端分別和不同的絲母相連。

所述象鼻節(jié)包括承載架和擺動架，各個象鼻節(jié)的承載架依次鉸接，在每個承載架的兩端分別鉸接一個擺動架，且相鄰兩個象鼻節(jié)相連接的一側(cè)共用一個擺動架，每個象鼻節(jié)的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)的交叉桿兩 端分別可移動地安裝在兩側(cè)的擺動架上，每個象鼻節(jié)兩側(cè)的擺動架通過該象鼻節(jié)上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)開合驅(qū)動擺動。

每個擺動架的自由端均設(shè)有滑動桿，在每個滑動桿上均可移動地套裝有兩個滑動件，所述滑動件包括兩個鉸接塊，且每個滑動件上的兩個鉸接塊分別與兩側(cè)不同的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)相連。

每個象鼻節(jié)內(nèi)均設(shè)有彈簧，在象鼻節(jié)的承載架上設(shè)有第一彈簧固定桿，在象鼻節(jié)的擺動架上設(shè)有第二彈簧固定桿，每個象鼻節(jié)內(nèi)的彈簧一端固定在該象鼻節(jié)內(nèi)的第一彈簧固定桿上，另一端固定在該象鼻節(jié)靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)一側(cè)的擺動架上的第二彈簧固定桿(上。

所述連接剪叉機(jī)構(gòu)上的交叉桿的一端分別與驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連，另一端分別與最靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)的擺動架上的不同滑動件相連，在所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)上設(shè)有底座支板,所述底座支板與最靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)的承載架鉸接。

構(gòu)成所述聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)的兩個連桿長度相同，但每個連桿中部的交叉鉸接孔與該連桿靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)一端端部之間的距離大于該交叉鉸接孔與該連桿遠(yuǎn)離所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)(19)一端端部之間的距離。

在每個承載架兩側(cè)的支桿上以及每個擺動架兩側(cè)的支桿上均設(shè)有多個安裝孔，且所述承載架兩側(cè)的支桿以及擺動架兩側(cè)的支桿長度均相同。

在距離所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)最遠(yuǎn)的擺動架上設(shè)有端桿。

每個象鼻節(jié)外側(cè)均設(shè)有保護(hù)套。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與積極效果為：

1、本發(fā)明通過連接剪叉機(jī)構(gòu)和聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)驅(qū)動象鼻節(jié)卷曲，從而實(shí)現(xiàn)了僅用一個動力源完成象鼻機(jī)器人的伸縮和彎曲運(yùn)動的目的。

2、本發(fā)明具有控制過程簡單，自適應(yīng)性強(qiáng)，可重構(gòu)性強(qiáng)，模塊化程度高等優(yōu)點(diǎn)，可用于危險(xiǎn)品抓取搬放等優(yōu)點(diǎn)。

3、本發(fā)明無需確定目標(biāo)的精確位置和精確的目標(biāo)尺寸即可實(shí)現(xiàn)對機(jī)構(gòu)的穩(wěn)定抓取，并且可以擴(kuò)展為大型機(jī)械臂，具有很高的應(yīng)用價值。

4、本發(fā)明中所提出的連接剪叉機(jī)構(gòu)和聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)組成的新型欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)與傳統(tǒng)的欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)象鼻具有響應(yīng)速度快，承載能力大等突出優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的整體示意圖，

圖2為圖1中本發(fā)明去掉象鼻外殼后的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖3為圖2中驅(qū)動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖4為圖2中象鼻節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖，

圖5為本發(fā)明的工作狀態(tài)示意圖。

其中，1為底座，2為電機(jī)，3為減速機(jī)，4為第一支板，5為傳動機(jī)構(gòu)，6為絲母，7為絲杠，8為第二支板，9為底座支板，10為擺動架，11為彈簧，12為連接剪叉機(jī)構(gòu)，13為第二彈簧固定桿，14為承載架，15為第一彈簧固定桿，16為滑動件，17為滑動桿，18為聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)，19為驅(qū)動機(jī)構(gòu)，20為象鼻節(jié)，21為端桿。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

如圖1～5所示，本發(fā)明包括驅(qū)動機(jī)構(gòu)19、連接剪叉機(jī)構(gòu)12和多個象鼻節(jié)20，其中在每個象鼻節(jié)20上均設(shè)有聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18，驅(qū)動機(jī)構(gòu)19通過所述連接剪叉機(jī)構(gòu)12與最靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19的象鼻節(jié)20上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18相連，各個象鼻節(jié)20上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18依次相連，所述連接剪叉機(jī)構(gòu)12和各個聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18通過所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19作用同步開合，且每個象鼻節(jié)20設(shè)有聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18一側(cè)的寬度通過該聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18開合改變。

如圖2～4所示，所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19包括底座1、動力源、絲杠7、絲母6和傳動機(jī)構(gòu)5，所述絲杠7和動力源均安裝在所述底座1上，所述動力源通過傳動機(jī)構(gòu)5與所述絲杠7相連，在所述絲杠7上設(shè)有兩段旋向相反的螺紋段，在每個螺紋段上均套設(shè)有一個絲母6，所述絲杠7通過所述動力源驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而驅(qū)動兩個絲母6移動，所述連接剪叉機(jī)構(gòu)12中的兩個交叉連桿的一端即分別和不同的絲母6相連，所述連接剪叉機(jī)構(gòu)12即通過所述兩個絲母6移動驅(qū)動開合。本實(shí)施例中，所述動力源包括電機(jī)2和減速機(jī)3，所述傳動機(jī)構(gòu)5為齒輪傳動機(jī)構(gòu)，在所述底座1上設(shè)有第一支板4和第二支板8，所述絲杠7的兩端分別通過軸承支承安裝在所述第一支板4和第二支板8上，所述電機(jī)2與減速機(jī)3相連，所述減速機(jī)3安裝在所述第一支板4上且輸出軸與傳動機(jī)構(gòu)5中的主動齒輪相連，與所述主動齒輪嚙合的從動齒輪安裝在所述絲杠7上。

如圖2和圖4所示，所述象鼻節(jié)20包括承載架14和擺動架10，各個象鼻節(jié)20的承載架14依次鉸接，且在每個承載架14的兩端分別鉸接一個擺動架10，這樣相鄰兩個象鼻節(jié)20相連接的一側(cè)便共用同一個擺動架10，每個象鼻節(jié)20的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18的交叉連桿兩 端分別可移動地安裝在兩側(cè)的擺動架10上，每個象鼻節(jié)20兩側(cè)的擺動架10通過該象鼻節(jié)20上的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18開合驅(qū)動擺動，從而使該象鼻節(jié)20設(shè)有聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18的一側(cè)寬度發(fā)生改變，進(jìn)而驅(qū)動各個象鼻節(jié)20卷曲運(yùn)動。

如圖2和圖4所示，在每個擺動架10的自由端均設(shè)有滑動桿17，在每個滑動桿17上均可移動地套裝有兩個滑動件16，所述滑動件16包括兩個鉸接塊，每個滑動件16上的兩個鉸接塊分別與兩側(cè)不同的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18相連。

如圖2和圖4所示，每個象鼻節(jié)20內(nèi)均設(shè)有彈簧11，在象鼻節(jié)20的承載架14上設(shè)有第一彈簧固定桿15，在象鼻節(jié)20的擺動架10上設(shè)有第二彈簧固定桿13，每個象鼻節(jié)20內(nèi)的彈簧11一端固定在該象鼻節(jié)20內(nèi)的第一彈簧固定桿15上，另一端固定在該象鼻節(jié)20靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19一側(cè)的擺動架10上的第二彈簧固定桿13上。

如圖2和圖4所示，所述連接剪叉機(jī)構(gòu)12上的交叉連桿的一端分別與驅(qū)動機(jī)構(gòu)19上的不同絲母6相連，另一端分別與最靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19的擺動架10上的不同滑動件16相連，在所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19上設(shè)有底座支板9,所述底座支板9與最靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19的承載架14鉸接。

如圖2和圖4所示，構(gòu)成所述聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18的兩個連桿長度相同，但每個連桿中部的交叉鉸接孔與該連桿兩端的距離不同，其中每個連桿中部的交叉鉸接孔與該連桿靠近所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19一端端部之間的距離大于該交叉鉸接孔與該連桿遠(yuǎn)離所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19一端端部之間的距離。在每個承載架14兩側(cè)的支桿上以及每個擺動架10兩側(cè)的支桿上均設(shè)有多個安裝孔，其中承載架14兩側(cè)支桿上的安裝孔用于調(diào)整所述第一彈簧固定桿15的位置，擺動架10兩側(cè)支桿上的安裝孔用于調(diào)整所述第二彈簧固定桿13的位置，通過調(diào)節(jié)彈簧11兩端的安裝位置即可以調(diào)整擺動架10與承載架14之間的角度。所述承載架14兩側(cè)的支桿以及擺動架10兩側(cè)的支桿長度均相同。

如圖2和圖5所示，在距離所述驅(qū)動機(jī)構(gòu)19最遠(yuǎn)的擺動架10上設(shè)有端桿21，如圖1所示，每個象鼻節(jié)20外側(cè)均設(shè)有保護(hù)套。

本發(fā)明的工作原理為：

當(dāng)本發(fā)明空載或者未碰到障礙物的時候，所述彈簧11的彈力大于該彈簧11所連接的擺動架10和承載架14之間的摩擦力，此時，所述擺動架10和承載架14可以看做剛性連接，即在聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18的驅(qū)動 下，每個象鼻節(jié)20內(nèi)通過彈簧11相連的擺動架10和承載架14之間的相對位置在所述彈簧11作用下保持不變，各個象鼻節(jié)20同時做同樣的運(yùn)動。當(dāng)某一象鼻節(jié)20的承載架14遇到障礙物時，此時該承載架14由于障礙物的阻力作用相對靜止，聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18開合產(chǎn)生的驅(qū)動力傳遞到擺動架10上，當(dāng)擺動架10受到的聯(lián)動剪叉機(jī)構(gòu)18的驅(qū)動力大于該擺動架10與承載架14之間的彈簧11彈力時，兩側(cè)的擺動架10會張開，從而使各個象鼻節(jié)20卷起，直到穩(wěn)定抓取目標(biāo)物，各個關(guān)節(jié)停止運(yùn)動。