本發(fā)明涉及柔性機械臂，特別涉及一種自生長連續(xù)體機械臂。

背景技術(shù)：

1、隨著航空、核工業(yè)、醫(yī)療領(lǐng)域的飛速發(fā)展，剛性桿連接的機械臂在復(fù)雜狹小高危等極端環(huán)境下的工作性能存在靈活度、精度較低的技術(shù)問題。

2、為了提高在極端工作環(huán)境下機械臂的探測和抓取性能，相關(guān)技術(shù)提供一種自生長可移動柔性機械臂，其通過氣囊與前后氣足的配合設(shè)計，使得前氣足和后氣足通過膨脹抵持于空間內(nèi)壁從而固定自身的位置，主氣囊充放氣配合卷曲裝置收卷主拉繩可使前氣足和后氣足相互靠近，前氣足、后氣足、主氣囊、卷曲裝置和主拉繩配合動作即可實現(xiàn)柔性機械臂的前進或后退，同時，通過多個收卷電機控制多個調(diào)節(jié)拉繩的伸縮長度，即可牽制主氣囊朝不同方向膨脹延伸，從而控制本自生長可移動柔性機械臂的移動方向。

3、然而，當(dāng)工作環(huán)境所處空間內(nèi)壁寬窄不一，或存在較多不可接觸障礙時，上述柔性機械臂無法在復(fù)雜工作環(huán)境下實現(xiàn)其自生長及轉(zhuǎn)向功能，且其氣囊設(shè)計使得柔性機械臂的穩(wěn)定性較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對相關(guān)技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種自生長連續(xù)體機械臂，通過裝置結(jié)構(gòu)的設(shè)計改進，使得連續(xù)體機械臂同時具備高穩(wěn)定性、高靈活度的綜合素質(zhì)。

2、根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供一種自生長連續(xù)體機械臂，包括機械臂組件和驅(qū)動組件，其特征在于：

3、所述機械臂組件包括第一關(guān)節(jié)體和第二關(guān)節(jié)體，所述第一關(guān)節(jié)體和所述第二關(guān)節(jié)體分別包括預(yù)設(shè)數(shù)量平行設(shè)置的支撐骨盤；對于每個支撐骨盤，所述支撐骨盤外圈圓周均勻分布有彎曲控制繩孔，所述支撐骨盤內(nèi)圈圓周均勻分布有彈簧安裝孔，所述支撐骨盤中心設(shè)有生長控制繩孔，相鄰支撐骨盤之間通過各個彈簧安裝孔分別固定連接有生長控制彈簧；預(yù)設(shè)數(shù)量第一彎曲控制繩的頭端分別依次穿過所述第一關(guān)節(jié)體各個支撐骨盤上第一預(yù)設(shè)陣列位置的彎曲控制繩孔后，與最近的支撐骨盤固定連接；預(yù)設(shè)數(shù)量第二彎曲控制繩的頭端分別依次穿過所述第二關(guān)節(jié)體各個支撐骨盤上第二預(yù)設(shè)陣列位置的彎曲控制繩孔后，與最近的支撐骨盤固定連接；生長控制繩的頭端依次穿過所述第一關(guān)節(jié)體、所述第二關(guān)節(jié)體各個支撐骨盤中心的生長控制繩孔后，與后端的支撐骨盤固定連接；

4、所述驅(qū)動組件包括驅(qū)動箱體，所述驅(qū)動箱體靠近所述機械臂組件一側(cè)設(shè)有用于連接所述第一關(guān)節(jié)體前端支撐骨盤的連接基板，所述連接基板設(shè)有與支撐骨盤上各繩孔位置對應(yīng)的驅(qū)動繩孔，所述驅(qū)動箱體沿遠離所述機械臂組件方向依次設(shè)有與各個第一彎曲控制繩、各個第二彎曲控制繩、所述生長控制繩匹配的線過度裝置，以及與各個第一彎曲控制繩、各個第二彎曲控制繩、所述生長控制繩匹配的線卷曲裝置，各個控制繩的尾端分別通過對應(yīng)的驅(qū)動繩孔后，經(jīng)對應(yīng)的線過度裝置改向過度后與對應(yīng)的線卷曲裝置卷曲連接，并由對應(yīng)的線卷曲裝置控制伸縮狀態(tài)。

5、優(yōu)選的，所述自生長連續(xù)體機械臂還包括局部生長控制繩，所述局部生長控制繩的頭端依次穿過所述第一關(guān)節(jié)體各個支撐骨盤中心的生長控制繩孔后，與最近的支撐骨盤固定連接；對應(yīng)的，所述驅(qū)動箱體沿遠離所述機械臂組件方向依次設(shè)有與所述局部生長控制繩匹配的線過度裝置，以及與所述局部生長控制繩匹配的線卷曲裝置，所述局部生長控制繩的尾端通過對應(yīng)的驅(qū)動繩孔后，經(jīng)對應(yīng)的線過度裝置改向過度后與對應(yīng)的線卷曲裝置卷曲連接，并由對應(yīng)的線卷曲裝置控制伸縮狀態(tài)。

6、優(yōu)選的，所述線過度裝置包括第一基板，所述第一基板圓周分布有與支撐骨盤上各個彎曲控制繩孔位置對應(yīng)的內(nèi)圈線過度組件陣列和外圈線過度組件陣列，對于每個線過度組件陣列中的線過度組件，所述線過度組件包括第一基座，以及活動設(shè)于所述第一基座的滑輪；各個彎曲控制繩從所述線卷曲裝置通過后，以水平姿態(tài)進入外圈線過度組件陣列后變?yōu)樨Q直姿態(tài)，再經(jīng)內(nèi)圈線過度組件陣列調(diào)節(jié)為水平姿態(tài)，最后通過所述連接基板對應(yīng)的各個驅(qū)動繩孔通入各個支撐骨盤的彎曲控制繩孔。

7、優(yōu)選的，所述線卷曲裝置包括第二基板，所述第二基板設(shè)有與支撐骨盤上各個彎曲控制繩孔位置及生長控制繩孔位置對應(yīng)的各個線卷曲組件，對于每個線卷曲組件，所述線卷曲組件包括第二基座、步進電機、絞盤、轉(zhuǎn)軸、蝸輪和蝸桿，所述步進電機通過螺栓固定于所述第二基板下側(cè)，所述蝸桿與所述步進電機的輸出軸鏈接，并咬合所述蝸輪，所述第二基座與所述絞盤通過所述轉(zhuǎn)軸鏈接，所述第二基座通過螺栓固定于所述第二基板上側(cè)；

8、當(dāng)處于工作狀態(tài)時，所述步進電機輸出軸依次帶動所述蝸輪、所述蝸桿、所述轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，進而帶動所述絞盤轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)對各個控制繩伸縮狀態(tài)的單獨控制。

9、優(yōu)選的，各個支撐骨盤預(yù)設(shè)位置處還設(shè)有設(shè)備安置孔。

10、優(yōu)選的，所述機械臂組件末端的支撐骨盤還設(shè)有工作設(shè)備，各個工作設(shè)備通過所述設(shè)備安置孔送入所述機械臂組件末端并固定。

11、優(yōu)選的，各個控制繩的材質(zhì)為鋼絲繩，各個控制繩的直徑為1mm。

12、優(yōu)選的，所述機械臂組件外圍還設(shè)有彈性外殼。

13、優(yōu)選的，各個第一彎曲控制繩在對應(yīng)的各個支撐骨盤相鄰90°安裝，各個第二彎曲控制繩在對應(yīng)的各個支撐骨盤相鄰90°安裝。

14、優(yōu)選的，各個繩孔均具有光滑孔壁，且繩孔開口處孔徑至中心處孔徑逐漸收縮。

15、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種自生長連續(xù)體機械臂具有以下優(yōu)點：

16、本發(fā)明提供的一種自生長連續(xù)體機械臂，通過各個第一彎曲控制繩和各個第二彎曲控制繩的獨立伸縮控制，帶動第一關(guān)節(jié)體和第二關(guān)節(jié)體上各個支撐骨盤獨立偏轉(zhuǎn)，使得自生長連續(xù)體機械臂不同關(guān)節(jié)體能夠?qū)崿F(xiàn)獨立卷曲運動，此外，生長控制繩的設(shè)置也使得自生長連續(xù)體機械臂能夠沿頭部彎曲方向延展運動，各控制繩的配合使得自生長連續(xù)體機械臂在復(fù)雜工作環(huán)境下實現(xiàn)多角度的彎曲生長，且同時具備高穩(wěn)定性、高靈活度的綜合素質(zhì)。

技術(shù)特征：

1.一種自生長連續(xù)體機械臂，包括機械臂組件和驅(qū)動組件，其特征在于：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，所述自生長連續(xù)體機械臂還包括局部生長控制繩，所述局部生長控制繩的頭端依次穿過所述第一關(guān)節(jié)體各個支撐骨盤中心的生長控制繩孔后，與最近的支撐骨盤固定連接；對應(yīng)的，所述驅(qū)動箱體沿遠離所述機械臂組件方向依次設(shè)有與所述局部生長控制繩匹配的線過度裝置，以及與所述局部生長控制繩匹配的線卷曲裝置，所述局部生長控制繩的尾端通過對應(yīng)的驅(qū)動繩孔后，經(jīng)對應(yīng)的線過度裝置改向過度后與對應(yīng)的線卷曲裝置卷曲連接，并由對應(yīng)的線卷曲裝置控制伸縮狀態(tài)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，所述線過度裝置包括第一基板，所述第一基板圓周分布有與支撐骨盤上各個彎曲控制繩孔位置對應(yīng)的內(nèi)圈線過度組件陣列和外圈線過度組件陣列，對于每個線過度組件陣列中的線過度組件，所述線過度組件包括第一基座，以及活動設(shè)于所述第一基座的滑輪；各個彎曲控制繩從所述線卷曲裝置通過后，以水平姿態(tài)進入外圈線過度組件陣列后變?yōu)樨Q直姿態(tài)，再經(jīng)內(nèi)圈線過度組件陣列調(diào)節(jié)為水平姿態(tài)，最后通過所述連接基板對應(yīng)的各個驅(qū)動繩孔通入各個支撐骨盤的彎曲控制繩孔。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，所述線卷曲裝置包括第二基板，所述第二基板設(shè)有與支撐骨盤上各個彎曲控制繩孔位置及生長控制繩孔位置對應(yīng)的各個線卷曲組件，對于每個線卷曲組件，所述線卷曲組件包括第二基座、步進電機、絞盤、轉(zhuǎn)軸、蝸輪和蝸桿，所述步進電機通過螺栓固定于所述第二基板下側(cè)，所述蝸桿與所述步進電機的輸出軸鏈接，并咬合所述蝸輪，所述第二基座與所述絞盤通過所述轉(zhuǎn)軸鏈接，所述第二基座通過螺栓固定于所述第二基板上側(cè)；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，各個支撐骨盤預(yù)設(shè)位置處還設(shè)有設(shè)備安置孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，所述機械臂組件末端的支撐骨盤還設(shè)有工作設(shè)備，各個工作設(shè)備通過所述設(shè)備安置孔送入所述機械臂組件末端并固定。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，各個控制繩的材質(zhì)為鋼絲繩，各個控制繩的直徑為1mm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，所述機械臂組件外圍還設(shè)有彈性外殼。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，各個第一彎曲控制繩在對應(yīng)的各個支撐骨盤相鄰90°安裝，各個第二彎曲控制繩在對應(yīng)的各個支撐骨盤相鄰90°安裝。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自生長連續(xù)體機械臂，其特征在于，各個繩孔均具有光滑孔壁，且繩孔開口處孔徑至中心處孔徑逐漸收縮。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種自生長連續(xù)體機械臂，涉及柔性機械臂技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供的一種自生長連續(xù)體機械臂，通過各個第一彎曲控制繩和各個第二彎曲控制繩的獨立伸縮控制，帶動第一關(guān)節(jié)體和第二關(guān)節(jié)體上各個支撐骨盤獨立偏轉(zhuǎn)，使得自生長連續(xù)體機械臂不同關(guān)節(jié)體能夠?qū)崿F(xiàn)獨立卷曲運動，此外，生長控制繩的設(shè)置也使得自生長連續(xù)體機械臂能夠沿頭部彎曲方向延展運動，各控制繩的配合使得自生長連續(xù)體機械臂在復(fù)雜工作環(huán)境下實現(xiàn)多角度的彎曲生長，且同時具備高穩(wěn)定性、高靈活度的綜合素質(zhì)。

技術(shù)研發(fā)人員：陳剛,張柯煒,林鑫豪,余春龍,劉一穎,李福平,孫允健,楊松,張家濤,林培杰
受保護的技術(shù)使用者：嘉興大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19