一种仿生章鱼臂二级驱动机构及仿生章鱼臂机构制造技术

本发明专利技术涉及一种仿生章鱼臂二级驱动机构，包括二级伸缩单元及二级弯曲单元；二级伸缩单元包括伸缩单元后板、三根套筒、伸缩单元前板，套筒一端与伸缩单元后板可拆卸连接，套筒另一端内部套设一级伸缩杆，一级伸缩杆末端内部套设二级伸缩杆，一级伸缩杆及二级伸缩杆通过直线驱动机构在直线方向上收缩或者伸长；二级弯曲单元包括弯曲单元后板、弯曲驱动弹簧、弯曲单元连接板、弯曲单元前板、单元连接板；弯曲单元连接板位于所述弯曲单元后板与弯曲单元前板之间，且相邻板之间均通过三根弯曲驱动弹簧连接；若干个二级驱动机构连接构成仿生章鱼臂机构。本发明专利技术满足在不同工作环境下的形态变化，可以提供更大的驱动力和更大的行程，可控性高。

A Bionic Octopus Arm Secondary Driving Mechanism and Bionic Octopus Arm Mechanism

The invention relates to a secondary driving mechanism of bionic octopus arm, which comprises a secondary expansion unit and a secondary bending unit; a secondary expansion unit comprises a rear plate of the expansion unit, three sleeves and a front plate of the expansion unit; one end of the sleeve is detachably connected with the rear plate of the expansion unit; a primary expansion rod is internally sleeved at the other end of the sleeve; a secondary expansion rod is internally sleeved at the end of the first expansion rod; and a primary expansion rod is internally sleeved at the end of the first expansion rod. The second-order flexural element includes the back plate of the bending element, the bending driving spring, the connecting plate of the bending element, the front plate of the bending element and the connecting plate of the element; the connecting plate of the bending element is located between the back plate of the bending element and the front plate of the bending element, and the adjacent plates are connected by three bending driving springs. Several secondary driving mechanisms are connected to form a bionic octopus arm mechanism. The invention satisfies the morphological changes in different working environments, can provide greater driving force and travel, and has high controllability.

【技术实现步骤摘要】
一种仿生章鱼臂二级驱动机构及仿生章鱼臂机构
本专利技术属于软体机器人
，尤其涉及一种仿生章鱼臂二级驱动机构及仿生章鱼臂机构。
技术介绍
软体机器人的仿生灵感主要来自于自然界中的象鼻子、章鱼、蛇等自然界生物。软体机器人的材料大多为柔韧性材料，多应用于航天、医疗、探险等领域，可以在复杂的环境下完成更多形态的变化。虽然软体机器人已经有了很大的进步，但是还存在机器人驱动器制作困难、伸缩和弯曲能力差、运动精度低等问题。因此，为了解决软体机器人的驱动器制作困难、伸缩和弯曲能力弱、运动精度低等问题，提出了一种通过单元与单元之间的可重构来完成更多形态的变化的仿生章鱼臂二级驱动单元及相应的仿生章鱼臂机构，具有重要的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种通过单元与单元之间的可重构来完成更多形态的变化的仿生章鱼臂二级驱动单元及相应的仿生章鱼臂机构。本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：一种仿生章鱼臂二级驱动机构，包括二级伸缩单元及二级弯曲单元；所述二级伸缩单元包括伸缩单元后板、三根套筒、伸缩单元前板，所述套筒一端与所述伸缩单元后板可拆卸连接，所述套筒另一端内部套设一级伸缩杆，所述一级伸缩杆末端内部套设二级伸缩杆，所述一级伸缩杆、二级伸缩杆一端均可通过与之连接的伸缩杆移动座分别沿所述套筒、一级伸缩杆内壁轴向相对运动，且运动过程中分别不脱离所述套筒、一级伸缩杆，所述二级伸缩杆末端固定连接所述伸缩单元前板，所述一级伸缩杆及二级伸缩杆通过直线驱动机构在直线方向上收缩或者伸长；所述二级弯曲单元包括弯曲单元后板、弯曲驱动弹簧、弯曲单元连接板、弯曲单元前板、单元连接板；所述弯曲单元连接板位于所述弯曲单元后板与弯曲单元前板之间，且相邻板之间均通过三根弯曲驱动弹簧连接；所述弯曲单元后板与伸缩单元前板、所述弯曲单元前板与单元连接板之间均通过连接机构固定连接；所述弯曲驱动弹簧采用形状记忆合金SMA弹簧。进一步的，所述直线驱动机构为若干根SMA可伸缩弹簧，所述SMA可伸缩弹簧分别设置在套筒内、一级伸缩杆内、套筒与一级伸缩杆夹层、一级伸缩杆与二级伸缩杆夹层，且位于套筒内及套筒与一级伸缩杆夹层中的一对SMA可伸缩弹簧通过伸缩杆移动座分隔，位于一级伸缩杆内及一级伸缩杆与二级伸缩杆夹层中的一对SMA可伸缩弹簧也通过伸缩杆移动座分隔。进一步的，所述伸缩杆移动座为纵切面为“凸”字型的台阶圆台结构，与所述一级伸缩杆或二级伸缩杆可拆卸连接或者一体成型。进一步的，所述弯曲单元后板与单元连接板的中央位置处通过拉簧连接，且所述拉簧穿过弯曲单元连接板、弯曲单元前板的中央位置，且所述弯曲单元后板、弯曲单元前板、弯曲单元连接板上均设有拉簧稳定套体，所述拉簧部分位于所述拉簧稳定套体内。进一步的，还包括支撑板，所述支撑板位于所述伸缩单元后板与伸缩单元前板之间，所述套管穿过所述支撑板并与之固定连接，且所述支撑板与伸缩单元后板之间连接支撑柱。进一步的，所述伸缩单元后板上设有支撑套体，支撑套体侧壁上设有若干缺口，所述套筒上设有相应的卡块，所述套筒上的卡块通过缺口处套设在支撑套体内，且通过卡块旋转使得支撑套体顶部的限位板来对套筒进行限位。进一步的，所述弯曲单元后板、弯曲单元连接板、弯曲单元前板上均固定设有弹簧连接体，所述弯曲驱动弹簧两端分别与所述弹簧连接体可拆卸连接。进一步的，所述弹簧连接体为中空圆柱体，且其一端与板固定连接，另一端侧壁上设有至少两个弹簧连接孔。进一步的，所述连接机构为双通螺柱与螺钉，通过螺钉分别在双通螺柱两侧固定将相邻板进行连接。一种仿生章鱼臂机构，包括若干个仿生章鱼臂二级驱动机构，通过将相邻的仿生章鱼臂二级驱动机构的单元连接板与二级伸缩单元后板使用连接机构连接构成仿生章鱼臂机构。本专利技术的优点和积极效果是：1、本专利技术的仿生章鱼臂二级驱动机构共有3个自由度，分别为1个直线运动自由度、2个左右弯曲的平面自由度，以满足仿生章鱼二级驱动机构在不同工作环境下的形态变化；2、本专利技术通过采用可重构单元化的设计，通过将仿生章鱼臂二级驱动机构连接，使多个单元重构出软体模型，可以提供更大的驱动力和更大的行程，同时控制简单方便，通过电流控制，可控性高，并且可以使末端承受大的负载。附图说明以下将结合附图和实施例来对本专利技术的技术方案作进一步的详细描述，但是应当知道，这些附图仅是为解释目的而设计的，因此不作为本专利技术范围的限定。此外，除非特别指出，这些附图仅意在概念性地说明此处描述的结构构造，而不必要依比例进行绘制。图1为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的二级伸缩单元的结构示意图；图3为图2的A-A向剖面图；图4为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的伸缩单元后板的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的弯曲单元连接板的结构示意图；图6为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的弯曲单元后板的结构示意图；图7为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的套筒的结构示意图；图8为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的SMA可伸缩弹簧的结构示意图；图9为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的弯曲驱动弹簧的结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的仿生章鱼臂二级驱动机构的单元连接板的结构示意图；图中：1、伸缩单元后板2、套筒3、伸缩单元前板4、一级伸缩杆5、二级伸缩杆6、伸缩杆移动座7、弯曲单元后板8、弯曲驱动弹簧9、弯曲单元连接板10、弯曲单元前板11、单元连接板12、SMA可伸缩弹簧13、拉簧14、拉簧稳定套体15、支撑板16、支撑套体17、缺口18、卡块19、限位板20、弹簧连接体21、弹簧连接孔22、支撑柱具体实施方式首先，需要说明的是，以下将以示例方式来具体说明本专利技术的具体结构、特点和优点等，然而所有的描述仅是用来进行说明的，而不应将其理解为对本专利技术形成任何限制。此外，在本文所提及各实施例中予以描述或隐含的任意单个技术特征，或者被显示或隐含在各附图中的任意单个技术特征，仍然可在这些技术特征(或其等同物)之间继续进行任意组合或删减，从而获得可能未在本文中直接提及的本专利技术的更多其他实施例。另外，为了简化图面起见，相同或相类似的技术特征在同一附图中可能仅在一处进行标示。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生章鱼臂二级驱动机构，其特征在于：包括二级伸缩单元及二级弯曲单元；所述二级伸缩单元包括伸缩单元后板、三根套筒、伸缩单元前板，所述套筒一端与所述伸缩单元后板可拆卸连接，所述套筒另一端内部套设一级伸缩杆，所述一级伸缩杆末端内部套设二级伸缩杆，所述一级伸缩杆、二级伸缩杆一端均可通过与之连接的伸缩杆移动座分别沿所述套筒、一级伸缩杆内壁轴向相对运动，且运动过程中分别不脱离所述套筒、一级伸缩杆，所述二级伸缩杆末端固定连接所述伸缩单元前板，所述一级伸缩杆及二级伸缩杆通过直线驱动机构在直线方向上收缩或者伸长；所述二级弯曲单元包括弯曲单元后板、弯曲驱动弹簧、弯曲单元连接板、弯曲单元前板、单元连接板；所述弯曲单元连接板位于所述弯曲单元后板与弯曲单元前板之间，且相邻板之间均通过三根弯曲驱动弹簧连接；所述弯曲单元后板与伸缩单元前板、所述弯曲单元前板与单元连接板之间均通过连接机构固定连接；所述弯曲驱动弹簧采用形状记忆合金SMA弹簧。

【技术特征摘要】
1.一种仿生章鱼臂二级驱动机构，其特征在于：包括二级伸缩单元及二级弯曲单元；所述二级伸缩单元包括伸缩单元后板、三根套筒、伸缩单元前板，所述套筒一端与所述伸缩单元后板可拆卸连接，所述套筒另一端内部套设一级伸缩杆，所述一级伸缩杆末端内部套设二级伸缩杆，所述一级伸缩杆、二级伸缩杆一端均可通过与之连接的伸缩杆移动座分别沿所述套筒、一级伸缩杆内壁轴向相对运动，且运动过程中分别不脱离所述套筒、一级伸缩杆，所述二级伸缩杆末端固定连接所述伸缩单元前板，所述一级伸缩杆及二级伸缩杆通过直线驱动机构在直线方向上收缩或者伸长；所述二级弯曲单元包括弯曲单元后板、弯曲驱动弹簧、弯曲单元连接板、弯曲单元前板、单元连接板；所述弯曲单元连接板位于所述弯曲单元后板与弯曲单元前板之间，且相邻板之间均通过三根弯曲驱动弹簧连接；所述弯曲单元后板与伸缩单元前板、所述弯曲单元前板与单元连接板之间均通过连接机构固定连接；所述弯曲驱动弹簧采用形状记忆合金SMA弹簧。2.根据权利要求1所述的一种仿生章鱼臂二级驱动机构，其特征在于：所述直线驱动机构为若干根SMA可伸缩弹簧，所述SMA可伸缩弹簧分别设置在套筒内、一级伸缩杆内、套筒与一级伸缩杆夹层、一级伸缩杆与二级伸缩杆夹层，且位于套筒内及套筒与一级伸缩杆夹层中的一对SMA可伸缩弹簧通过伸缩杆移动座分隔，位于一级伸缩杆内及一级伸缩杆与二级伸缩杆夹层中的一对SMA可伸缩弹簧也通过伸缩杆移动座分隔。3.根据权利要求2所述的一种仿生章鱼臂二级驱动机构，其特征在于：所述伸缩杆移动座为纵切面为“凸”字型的台阶圆台结构，与所述一级伸缩杆或二级伸缩杆可拆卸连接或者一体成型。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：王肖锋，潘志杰，葛为民，刘军，陈建恩，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：天津,12