一种线驱动连续体机器人制造技术

本发明专利技术涉及特种机器人领域，具体地说是一种线驱动连续体机器人，包括机械臂、驱动装置和多条线束，其中机械臂设有m个节段，且任意相邻两个节段之间均设有带虎克铰的转动关节部，每个转动关节部通过n条线束牵拉，共计有m×n条线束，在所述驱动装置内设有与所述m×n条线束一一对应连接的m×n个驱动模块，在每个驱动模块上设有与对应线束连接的移动连接板，且该线束通过所述移动连接板移动控制牵拉力。本发明专利技术的驱动模块通过线束向机械臂传递动力，驱动机械臂柔性弯曲，可搭载在不同的移动装置上，能适应多种空间运动。

A line driven continuum robot

The invention relates to the field of special robots, in particular to a line-driven continuous-body robot, which comprises a manipulator, a driving device and a plurality of wire harnesses, wherein the manipulator is provided with m segments, and between any two adjacent segments are provided with rotating joints with Hooke hinges, each of which is pulled through n wire harnesses, totaling There are m * n wire harnesses in the driving device, and there are m * n driving modules corresponding to the m * n wire harnesses in the driving device. Each driving module is provided with a movable connecting plate connected with the corresponding wire harnesses, and the wire harnesses move through the movable connecting plate to control the pulling force. The driving module of the invention transmits power to the manipulator through a wire harness, drives the flexible bending of the manipulator, can be mounted on different moving devices, and can adapt to various spatial motions.

【技术实现步骤摘要】
一种线驱动连续体机器人
本专利技术涉及特种机器人领域，具体地说是一种线驱动连续体机器人。
技术介绍
随着机器人在工业、航空航天、医疗、服务等领域的应用日趋广泛，其面临的作业环境愈加复杂和高度非结构化，如飞行器翼肋隔舱狭小环境内的加工作业、核电站反应堆冷却管路的检修作业、地震现场被困人员的搜救以及病人消化道等器官的微创手术等。由于作业空间狭窄和存在众多障碍物限制等因素影响，传统的由刚性构件组成的离散关节型机器人难以完成这类任务，这也成为上述应用领域机器人发展的一个技术瓶颈，迫切需要研究新型的机器人运动机理和操作方式用于解决相关问题。与由离散的单自由度关节和刚性连杆构成的传统工业机器人不同，连续体机器人能柔顺弯曲，可以灵活改变自身形状，实现环境中多障碍物的避让和特殊形状物体的柔顺抓取，对工作空间狭小和非结构化具有很强的适应性。这类新型的仿生机器人为高度非结构化空间的机器人作业提供了一种新思路，连续型机器人的开发也正在成为世界新兴机器人的主要发展点和科技创新的前沿。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种线驱动连续体机器人，驱动模块通过线束向机械臂传递动力，驱动机械臂柔性弯曲，本专利技术可搭载在不同的移动装置上，如直线轨道，工业机器人，AGV等，能适应多种空间运动。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种线驱动连续体机器人，包括机械臂、驱动装置和线束，其中机械臂设有m个节段，且任意相邻两个节段之间均设有带虎克铰的转动关节部，每个转动关节部通过n条线束牵拉，共计有m×n条线束，在所述驱动装置内设有与所述m×n条线束一一对应的m×n个驱动模块，在每个驱动模块上均设有与对应线束连接的移动连接板，且线束通过移动连接板移动控制牵拉力。所述任意相邻两个节段的相邻端均设有导向法兰，虎克铰与两侧不同节段上的导向法兰相连形成所述转动关节部，线束穿过所对应转动关节部的两个导向法兰后与一个固定环相连。所述导向法兰上沿着圆周方向均布有供线束穿过的穿线孔。在所述穿线孔内装有微型轴承。所述m个节段包括柔性臂末端件、刚性臂连接件和多个柔性臂连接件，其中所述刚性臂连接件一端与驱动装置固连，另一端通过虎克铰与一个柔性臂连接件相连，所述多个柔性臂连接件依次通过虎克铰相连，距离所述刚性臂连接件最远的一个柔性臂连接件通过虎克铰与所述柔性臂末端件相连。所述柔性臂连接件包括第一柔性臂连接件和第二柔性臂连接件，且第一柔性臂连接件长度短于第二柔性臂连接件。所述驱动装置包括驱动支撑架和驱动模块，机械臂与所述驱动支撑架固连，且沿着所述驱动支撑架的轴向看去，各个驱动模块呈环状均布于所述驱动支撑架内。所述驱动支撑架内的上下端各设有一个定位盘，每个定位盘上沿着圆周方向均布有多个定位槽，每个驱动模块上下两端分别通过所述上下两个定位盘上相应的定位槽定位。所述驱动模块包括底座、移动连接板、丝杠和动力组件，所述丝杠安装在所述底座上，所述移动连接板与所述底座滑动连接，所述丝杠上设有一丝母，所述移动连接板与所述丝母固连，且所述丝杠通过所述动力组件驱动旋转。所述移动连接板自由端设有一连接板穿线孔，线束穿过所述连接板穿线孔后再对折反向过孔，在所述连接板穿线孔内设有顶紧件，所述顶紧件通过紧定螺钉压紧线束。本专利技术的优点与积极效果为：1、本专利技术中的驱动模块通过线束向机械臂传递运动和动力，驱动后者柔性弯曲，可搭载在不同的移动装置上，能适应多种空间运动。2、本专利技术结构紧凑且柔性高，具有较强的抗干扰能力，能够精确实现环境中多障碍物的避让和特殊形状物体的柔顺抓取。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图，图2为图1中的机械臂示意图，图3为图2中的虎克铰示意图，图4为图1中的驱动装置示意图，图5为图4中的驱动模块示意图，图6为图5中的移动连接板下端剖视图，图7为机械臂上的转动关节部线束固定示意图。其中，1为机械臂，2为驱动装置，3为柔性臂末端件，4为柔性臂第一连接件，5为导向法兰，6为柔性臂第二连接件，7为虎克铰，8为刚性臂连接件，9为中心轴，10为铰座，11为微型轴承，12为驱动支撑架，13为驱动模块，14为驱动定位盘，15为第一支撑端，16为直线导轨，17为移动连接板，18为丝杠，19为第二支撑端，20为联轴器，21为动力组件，22为线束，23为紧定螺钉，24为顶紧件，25为固定环，26为底座。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步详述。如图1～7所示，本专利技术包括机械臂1、驱动装置2和多条线束22，其中机械臂1设有m个节段，且任意相邻两个节段之间均设有转动关节部，在所述转动关节部内设有虎克铰7，所述虎克铰7具有两个转动自由度，可以使相邻两节段实现偏转运动，每个转动关节部通过n条线束22牵拉控制动作姿态，共计有m×n条线束22，在所述驱动装置2内设有与所述m×n条线束22一一对应连接的m×n个驱动模块13，在每个驱动模块13上均设有与对应线束22连接的移动连接板17，且所述线束22通过所述移动连接板17移动控制牵拉力。如图2所示，所述机械臂1的m个节段包括柔性臂末端件3、刚性臂连接件8和多个柔性臂连接件，其中所述刚性臂连接件8一端与驱动装置2固连，另一端通过虎克铰7与一个柔性臂连接件相连，所述多个柔性臂连接件依次通过虎克铰7相连，距离所述刚性臂连接件8最远的一个柔性臂连接件通过虎克铰7与所述柔性臂末端件3相连。如图2～3所示，所述柔性臂连接件两端均设有导向法兰5，所述刚性臂连接件8与柔性臂连接件相连一端以及所述柔性臂末端件3与柔性臂连接件相连的一端也均设有导向法兰5，每个虎克铰7与两侧不同部件上的导向法兰5连接即形成机械臂1的一个转动关节部。如图3和图7所示，在所述导向法兰5外缘沿着圆周方向均布有多个穿线孔供驱动用的线束22穿过，为了减少摩擦，每个穿线孔内均装有微型轴承11。如图3所示，本实施例中，所述虎克铰7包括中心轴9和铰座10，所述中心轴9绕铰座10的中心孔旋转，为减轻重量和容纳负载，所述中心轴9设计成空心形式。如图2所示，所述柔性臂连接件包括第一柔性臂连接件4和第二柔性臂连接件6，两者区别在于第一柔性臂连接件4长度短于第二柔性臂连接件6，所述第一柔性臂连接件4与所述柔性臂末端件3相连。另外所述刚性臂连接件8本身不能弯曲，起到延长机械臂1长度的作用。每个驱动模块13上的移动连接板17通过线束22与机械臂1上对应的转动关节部相连，如图7所示，机械臂1上每个转动关节部包括两个分属于不同部件的导向法兰5，且所述线束22依次穿过所述两个导向法兰5上相应的穿线孔后与一个固定环25相连，所述固定环25卡在导向法兰5上实现该线束22固定。本实施例中，所述机械臂1设有12个转动关节部，且每个转动关节部通过3条线束22牵拉控制，如图7所示，所述3条线束22沿着导向法兰5的圆周方向均布，相互之间位置夹角为120度，这样共计有36条线束22控制机械臂1动作姿态，而在驱动装置2内对应设有36个驱动模块13一一对应控制36条线束22牵拉。机构工作时，驱动装置2内的驱动模块13驱动对应的线束22具有一定预紧力，以使机械臂1实现相应的动作姿态。如图4所示，所述驱动装置2包括驱动支撑架12、驱动模块13和驱动定位盘14，机械臂1与所述驱动支撑架12固连，沿着所述驱动支撑架12的轴向看去，各个驱动模块13呈环状均布于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线驱动连续体机器人，其特征在于：包括机械臂(1)、驱动装置(2)和线束(22)，其中机械臂(1)设有m个节段，且任意相邻两个节段之间均设有带虎克铰(7)的转动关节部，每个转动关节部通过n条线束(22)牵拉，共计有m×n条线束(22)，在所述驱动装置(2)内设有与所述m×n条线束(22)一一对应的m×n个驱动模块(13)，在每个驱动模块(13)上均设有与对应线束(22)连接的移动连接板(17)，且线束(22)通过移动连接板(17)移动控制牵拉力。

【技术特征摘要】
1.一种线驱动连续体机器人，其特征在于：包括机械臂(1)、驱动装置(2)和线束(22)，其中机械臂(1)设有m个节段，且任意相邻两个节段之间均设有带虎克铰(7)的转动关节部，每个转动关节部通过n条线束(22)牵拉，共计有m×n条线束(22)，在所述驱动装置(2)内设有与所述m×n条线束(22)一一对应的m×n个驱动模块(13)，在每个驱动模块(13)上均设有与对应线束(22)连接的移动连接板(17)，且线束(22)通过移动连接板(17)移动控制牵拉力。2.根据权利要求1所述的线驱动连续体机器人，其特征在于：所述任意相邻两个节段的相邻端均设有导向法兰(5)，虎克铰(7)与两侧不同节段上的导向法兰(5)相连形成所述转动关节部，线束(22)穿过所对应转动关节部的两个导向法兰(5)后与一个固定环(25)相连。3.根据权利要求2所述的线驱动连续体机器人，其特征在于：所述导向法兰(5)上沿着圆周方向均布有供线束(22)穿过的穿线孔。4.根据权利要求3所述的线驱动连续体机器人，其特征在于：在所述穿线孔内装有微型轴承(11)。5.根据权利要求1或2所述的线驱动连续体机器人，其特征在于：所述m个节段包括柔性臂末端件(3)、刚性臂连接件(8)和多个柔性臂连接件，其中所述刚性臂连接件(8)一端与驱动装置(2)固连，另一端通过虎克铰(7)与一个柔性臂连接件相连，所述多个柔性臂连接件依次通过虎克铰(7)相连，距离所述刚性臂连接件(8)最远的一个柔性臂连接件通过虎克铰(7)与所述柔性臂末端件(3)相连。...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海刚，杨淞博，张成云，王健，陈娟，
申请(专利权)人：沈阳新松机器人自动化股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21