本發(fā)明涉及一種用于抓取的仿生機(jī)器人，具體地說(shuō)是一種柔性臂仿生機(jī)器人。

背景技術(shù)：

隨著機(jī)器人技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)能在復(fù)雜環(huán)境下執(zhí)行任務(wù)的特種機(jī)器人的需求日益的增加。該仿生機(jī)器人，具有很高的靈活性，比起我們常見(jiàn)的關(guān)節(jié)機(jī)器人，該仿生機(jī)器人能夠適應(yīng)更加復(fù)雜的環(huán)境。

國(guó)內(nèi)外研發(fā)了不同構(gòu)型的機(jī)器人，但關(guān)于柔性臂的機(jī)器人卻非常少，這使得機(jī)器人的發(fā)展受到了局限性，其工作環(huán)境也有所限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種柔性臂仿生機(jī)器人。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種柔性臂仿生機(jī)器人，包括機(jī)械手、柔性臂、驅(qū)動(dòng)裝置及底座，其中驅(qū)動(dòng)裝置為多個(gè)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)置于底座上，所述柔性臂設(shè)置于底座的上方，所述柔性臂的末端與機(jī)械手連接，所述柔性臂包括多個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)，多個(gè)所述變剪桿機(jī)構(gòu)依次連接形成封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，多個(gè)所述變剪桿機(jī)構(gòu)的底部分別與多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置連接，多個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)協(xié)同作用完成柔性臂的變形。

所述變剪桿機(jī)構(gòu)包括由下至上依次連接的多個(gè)剪叉桿機(jī)構(gòu)，所述剪叉桿機(jī)構(gòu)具有收放功能，位于底部的所述剪叉桿機(jī)構(gòu)與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)剪叉桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)收放功能。

所述剪叉桿機(jī)構(gòu)包括剪叉桿、豎向伸縮桿、橫向伸縮桿及滑桿，其中滑桿為兩個(gè)，兩個(gè)滑桿上下布設(shè)，兩個(gè)滑桿的兩側(cè)相對(duì)應(yīng)端分別設(shè)有一個(gè)豎向伸縮桿，各豎向伸縮桿的兩端通過(guò)鉸鏈與兩個(gè)滑桿鉸接，位于底端的一鉸鏈與所述驅(qū)動(dòng)裝置連接，另一側(cè)鉸鏈與滑桿的軸肩貼合，使其沿滑桿方向運(yùn)動(dòng)固定，所述驅(qū)動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)與其連接鉸鏈，該鉸鏈帶動(dòng)豎向伸縮桿沿兩個(gè)滑 桿滑動(dòng)，兩個(gè)豎向伸縮桿之間鉸接有兩個(gè)交叉設(shè)置的剪叉桿，所述剪叉桿的中間位置沿長(zhǎng)度方向設(shè)有條形滑槽，兩個(gè)剪叉桿通過(guò)容置與該條形滑槽內(nèi)的滑銷活動(dòng)連接，兩個(gè)豎向伸縮桿之間連接有橫向伸縮桿，所述橫向伸縮桿上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，所述滑銷容置于該導(dǎo)向槽內(nèi)。

所述變剪桿機(jī)構(gòu)中相鄰兩個(gè)剪叉桿機(jī)構(gòu)共用一個(gè)滑桿。

相鄰兩個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)中相對(duì)應(yīng)的滑桿之間通過(guò)固定塊連接，形成封閉的框架。所述固定塊為v型結(jié)構(gòu)，該v型結(jié)構(gòu)的開(kāi)口朝向外側(cè)。

所述驅(qū)動(dòng)裝置包括電機(jī)、減速器、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、螺桿及螺母，其中電機(jī)、減速器及齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)依次傳動(dòng)連接，所述螺桿可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述底座上、并與螺母螺紋連接，所述變剪桿機(jī)構(gòu)通過(guò)滑塊與螺母連接。

所述底座包括底盤、支撐座及軸承座，所述支撐座和軸承座設(shè)置于底盤上，所述電機(jī)和螺桿均位于支撐座和軸承座之間，所述螺桿位于電機(jī)的上方、并螺桿的兩端通過(guò)軸承分別安裝在支撐座和軸承座上，所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在所述軸承座的外側(cè)、并與電機(jī)的輸出軸和螺桿連接。

所述柔性臂的末端安裝有攝像頭。

所述變剪桿機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)裝置均為三個(gè)，三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)沿周向呈60°角均勻分布。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及有益效果是：

1.本發(fā)明提供的機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，總體結(jié)構(gòu)輕盈緊湊，運(yùn)動(dòng)靈活，控制精巧，柔性臂的任意位置運(yùn)動(dòng)使抓取位置更加廣泛。

2.本發(fā)明通過(guò)三個(gè)電機(jī)分別控制三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)，使柔性臂能達(dá)到任意位置，以達(dá)到任意抓取目的。

3.本發(fā)明的變剪桿機(jī)構(gòu)由剪叉桿機(jī)構(gòu)演變，使剪叉桿的作用運(yùn)用更加靈活，剪桿上的滑銷和兩邊的伸縮桿能精確的控制剪桿的變化，剪叉桿具有伸縮功能，這對(duì)該發(fā)明的收放和使用起很好的作用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中變剪桿機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中變剪桿機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)裝置連接的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明相鄰兩個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)的連接框架示意圖；

圖5為本發(fā)明中柔性臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：i為機(jī)械手，ii為柔性臂，iii為驅(qū)動(dòng)裝置；50為剪叉桿機(jī)構(gòu)，1為電機(jī)，2為減速器，3為齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，4為螺桿，5為螺母，6為滑塊，7為鉸鏈，8為剪叉桿，9為豎向伸縮桿，10為橫向伸縮桿，11為滑桿，12為軸承座i，13為軸承座ii，14為滑銷，15為鉸鏈，16為固定塊，17為軸承座iii，18為支撐座，19為底盤。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

如圖1所示，本發(fā)明提供的一種柔性臂仿生機(jī)器人，包括機(jī)械手i、柔性臂ii、驅(qū)動(dòng)裝置iii及底座，其中驅(qū)動(dòng)裝置iii為多個(gè)，多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置iii設(shè)置于底座上，所述柔性臂ii設(shè)置于底座的上方，所述柔性臂ii的末端與機(jī)械手i連接，所述柔性臂ii包括多個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)，多個(gè)所述變剪桿機(jī)構(gòu)依次連接形成封閉的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，多個(gè)所述變剪桿機(jī)構(gòu)的底部分別與多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置iii連接，多個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)協(xié)同作用完成柔性臂ii的變形。所述柔性臂ii的末端安裝有攝像頭，用于捕捉目標(biāo)具體位置。

如圖2所示，所述變剪桿機(jī)構(gòu)包括由下至上依次連接的多個(gè)剪叉桿機(jī)構(gòu)50，所述剪叉桿機(jī)構(gòu)50具有收放功能，位于底部的所述剪叉桿機(jī)構(gòu)50與所述驅(qū)動(dòng)裝置iii連接，所述驅(qū)動(dòng)裝置iii驅(qū)動(dòng)剪叉桿機(jī)構(gòu)50實(shí)現(xiàn)收放功能。

如圖3所示，所述剪叉桿機(jī)構(gòu)50包括剪叉桿8、豎向伸縮桿9、橫向伸縮桿10及滑桿11，其中滑桿11為兩個(gè)，兩個(gè)滑桿11上下布設(shè)、并相同，兩個(gè)滑桿11的兩側(cè)相對(duì)應(yīng)端分別設(shè)有一個(gè)豎向伸縮桿9，各豎向伸縮桿9的兩端通過(guò)鉸鏈15與兩個(gè)滑桿11鉸接，位于底端的一鉸鏈15與所述驅(qū)動(dòng)裝置iii連接，另一側(cè)鉸鏈與滑桿11的軸肩貼合，使其沿滑桿方向運(yùn)動(dòng)固定，所述驅(qū)動(dòng)裝置iii可驅(qū)動(dòng)與其連接鉸鏈15，該鉸鏈15帶動(dòng)豎向伸縮桿9沿兩個(gè)滑桿11滑動(dòng)，另一側(cè)鉸鏈15與滑桿軸肩貼合，以控制其沿桿方向的運(yùn)動(dòng)。兩個(gè)豎 向伸縮桿9之間鉸接有兩個(gè)交叉設(shè)置的剪叉桿8，所述剪叉桿8的中間位置沿長(zhǎng)度方向設(shè)有條形滑槽，兩個(gè)剪叉桿8通過(guò)容置與該條形滑槽內(nèi)的滑銷14活動(dòng)連接。兩個(gè)豎向伸縮桿9之間連接有橫向伸縮桿10，所述橫向伸縮桿10上沿長(zhǎng)度方向設(shè)有導(dǎo)向槽，所述滑銷14容置于該導(dǎo)向槽內(nèi)，滑銷14的運(yùn)動(dòng)可使剪叉桿的剪叉比時(shí)刻變化。所述變剪桿機(jī)構(gòu)相鄰兩個(gè)剪叉桿機(jī)構(gòu)50共用一個(gè)滑桿11。

所述剪叉桿機(jī)構(gòu)50中倆側(cè)的豎向伸縮桿9，其為控制中間的橫向伸縮桿10的位置，橫向伸縮桿10上的導(dǎo)向槽，其為保證滑銷14能按照指定的方向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而使變剪桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生預(yù)期的變形。兩個(gè)剪叉桿8中部具有的條形滑槽，是為保證滑銷14能控制剪叉桿8的剪切變形。

所述變剪桿機(jī)構(gòu)是由剪叉桿機(jī)構(gòu)演化而來(lái)，該機(jī)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)擁有一般剪桿機(jī)構(gòu)所不具有的功能，一般剪桿機(jī)構(gòu)只能做單向的伸縮運(yùn)動(dòng)，該機(jī)構(gòu)不僅可以單方向伸縮，而且可以進(jìn)行任意方向的伸縮運(yùn)動(dòng)，打破了一般剪桿機(jī)構(gòu)的局限性，使剪桿機(jī)構(gòu)的運(yùn)用范圍更加的廣泛；該剪叉桿機(jī)構(gòu)50中含有三個(gè)伸縮桿，倆側(cè)的豎直伸縮桿9起固定作用，使中間的橫向伸縮桿10保證要求的位置，中間的橫向伸縮桿10上的條形滑槽使滑銷14能按照要求進(jìn)行滑動(dòng)，以使剪叉桿滿足所要要求的位置，進(jìn)而使柔性臂ii完成指定動(dòng)作變形。

如圖4、圖5所示，相鄰兩個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)中相對(duì)應(yīng)的滑桿11之間通過(guò)固定塊13連接，形成封閉的框架。所述固定塊13為v型結(jié)構(gòu)，該v型結(jié)構(gòu)的開(kāi)口朝向外側(cè)。

如圖6所示，所述驅(qū)動(dòng)裝置iii包括電機(jī)1、減速器2、齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3、螺桿4及螺母5，其中電機(jī)1、減速器2及齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3依次傳動(dòng)連接，所述螺桿4可轉(zhuǎn)動(dòng)的安裝在所述底座上、并與螺母5螺紋連接，所述變剪桿機(jī)構(gòu)中滑桿11上的鉸鏈15通過(guò)滑塊6與螺母5連接。

所述底座包括底盤19、支撐座18及軸承座，所述支撐座18和軸承座設(shè)置于底盤19上，所述電機(jī)1和螺桿4均位于支撐座18和軸承座之間，所述螺桿4位于電機(jī)1的上方、并螺桿4的兩端通過(guò)軸承分別安裝在支撐座18和軸承座上，所述齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3安裝在所述軸承座的外側(cè)、并與電機(jī)1的輸 出軸和螺桿4連接，其沿周向呈60°角均勻分布。

本實(shí)施例中，所述柔性臂ii由三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)組成，三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)的分布是按間隔60°角分布組成柔性臂機(jī)構(gòu)，柔性臂末端連接仿生機(jī)器人裝置，柔性臂末端安裝有攝像頭。三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)分別與三個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置iii連接，通過(guò)對(duì)三個(gè)電機(jī)1的控制，進(jìn)而使三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)產(chǎn)生不同的變形，由于三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)的相互作用，使得柔性臂ii達(dá)到目的位置，完成工作

本發(fā)明的工作原理是：

由電機(jī)1帶動(dòng)減速器2，減速器2傳遞運(yùn)動(dòng)到齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3，齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3帶動(dòng)螺桿4轉(zhuǎn)動(dòng)，螺桿4轉(zhuǎn)動(dòng)使螺母5做單向移動(dòng)，螺母5單向移動(dòng)帶動(dòng)鉸鏈15沿滑桿11移動(dòng)，鉸鏈15帶動(dòng)剪叉桿機(jī)構(gòu)50做剪叉運(yùn)動(dòng)。剪叉桿機(jī)構(gòu)50的剪叉運(yùn)動(dòng)使柔性臂ii受到一個(gè)方向的力，由于三個(gè)變剪桿機(jī)構(gòu)分布是按間隔60°角分布，當(dāng)電機(jī)1控制使三螺母5有相同位移時(shí)，柔性臂ii做伸展運(yùn)動(dòng)；當(dāng)三個(gè)螺母5的位移不同時(shí)，柔性臂ii就會(huì)發(fā)生彎曲，所以通過(guò)對(duì)電機(jī)的控制就可以精確的控制柔性臂ii的精確位置，進(jìn)而使機(jī)械手i達(dá)到目標(biāo)位置，以實(shí)現(xiàn)要完成的工作。

綜上所述，本發(fā)明提供的一種柔性臂仿生機(jī)器人，其位置由柔性臂ii確定，根據(jù)柔性臂ii末端攝像頭捕捉要抓取物體精確位置，通過(guò)對(duì)電機(jī)控制，使柔性臂ii完成指定動(dòng)作，以使仿生手正確抓取。