一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂制造技术

本发明专利技术公开一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，包括机械臂底座、机械臂主体与末端执行机构；机械臂主体由多个细胞机器人单体结构相互连接构成，每个细胞机器人单体为由两半外壳构成，两半外壳间具有一个旋转自由度，且两半外壳壁面周向均布4个连接位置，两个细胞机器人单体间在连接位置处固连。上述结构机械臂中位于始端的细胞机器人单体安装在机械臂底座上；末端的细胞机器人单体上安装末端执行机构。本发明专利技术的优点在于：每一个细胞机器人单体大小、功能等均相同，便于拆卸、更换、组装，可以组成多种形态的机械臂，应用到不同的场合。根据需要对多个细胞机器人单体进行组装，可形成具有多自由度、多余度的不同形态的机械臂。

【技术实现步骤摘要】
一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂
本专利技术属于智能机器人
，具体涉及，一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂。
技术介绍
随着社会分工的细化，从事简单重复工作的人们强烈渴望拥有某种能够代替自己工作的机械臂出现。1946年第一台数字电子计算机问世以来，计算机取得了惊人的进步，向高速度、大容量、低价格的方向发展。同时，大批量生产的迫切需求推动了自动化技术的进展，又为机械臂的开发奠定了基础。另一方面，核能技术的研究要求某些操作机械代替人处理放射性物质。在这一需求背景下，美国于1947年开发了遥控机械手，1948年又开发了机械式的主从机械手。机械臂技术首先是从美国开始研制的。1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请了专利。该专利的创新点是借助伺服反馈技术控制机器人的关节，利用人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。这就是所谓的再现机器人。现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1958年美国联合控制公司研制出第一台机械臂铆接机器人。作为机器人产品最早的实用机型是1962年美国AMF公司推出的“VERSTRAN”和UNIMATION公司推出的“UNIMATE”。这些工业机器人主要由类似人的手和臂所组成，可以代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。但是目前工业上应用的机械臂大都是利用刚性连杆以及在连杆末端安装旋转电机的连接方式构成。机械臂自由度少，运动方式单一，而且单个臂发生故障就会导致整个机械臂的功能失效，拆卸、更换、组装都比较麻烦。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，每一个细胞机器人单体大小、功能等均相同，便于拆卸、更换、组装，可以组成多种形态的机械臂，应用到不同的场合。本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，包括机械臂底座、机械臂主体与末端执行机构；机械臂主体由多个细胞机器人单体结构相互连接构成。所述细胞机器人单体为由左半部外壳与右半部外壳构成，左半部外壳与右半部外壳间具有一个旋转自由度；左半部外壳与右半部外壳壁面周向均布4个连接位置，两个细胞机器人单体间在连接点固连。上述结构机械臂中位于始端的细胞机器人单体安装在机械臂底座上；末端的细胞机器人单体上安装末端执行机构。根据需要对多个细胞机器人单体进行组装，可形成具有多自由度、多余度的不同形态的机械臂。本专利技术的优点在于：1、本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，除了机械臂末端执行机构，整个机械臂的其他组成部分全部采用模块化设计思想，均由的细胞机器人单体所组成。2、本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，每一个细胞机器人单体大小、功能等均相同，便于拆卸、更换、组装，可以组成多种形态的机械臂，应用到不同的场合。当某一个细胞发生故障时，进行余度和自由度降级，利用剩余的功能健康的细胞机器人单体组合构成余度数和自由度数都比原来机械臂少的而功能健全的新机械臂，而将故障的细胞机器人单体视作一个连接刚体。3、本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，自由度数和普通机械臂相比大大增加，运动灵活。4、本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，当末端执行机构需要从空间某一点A到达空间另一点B时，综合调度所有的非故障细胞机器人单体的自由度，可实现最优路径达到，快速高效。附图说明图1为本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂结构示意图；图2为本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂中细胞机器人单体结构示意图；图3为本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂中机械连接装置结构示意图；图4为机械连接装置中内壳连接件结构示意图；图5为机械连接装置中内壳上视结构示意图；图6为机械连接装置中内壳下视结构示意图；图7为机械连接装置中可伸缩对接机构结构示意图；图8为机械连接装置中弹性连接器安装位置示意图；图9为机械连接装置进行连接后结构示意图；图10为本专利技术基于细胞机器人单体的两个细胞基准轴相互平行连接示意图；图11为本专利技术基于细胞机器人单体的两个细胞基准轴相交连接示意图；图12为本专利技术基于细胞机器人单体的多自由度机械臂中细胞机器人单体间连接方式一示意图；图中：1-机械臂底座2-机械臂主体3-末端执行机构4-细胞机器人单体401-半球体外壳402-机械连接装置402a-外壳402b-内壳连接台402c-内壳402d-对接台座402e-弹簧402f-弹性连接器402g-对接定位面402h-卡榫402i-榫头402j-定位孔402k-连接头402l-定位卡头402m-内缘402n-外缘402o-缺口402p-定位凹进402q-导通孔402r-凹槽402s-限位台肩具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。本专利技术一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，包括机械臂底座1、机械臂主体2与末端执行机构3，如图1所示；机械臂主体2由多个细胞机器人单体4结构相互连接构成。所述细胞机器人单体4为由两个半球体外壳401构成的整体球形结构，如图2所示，两个半球体外壳401间具有一个旋转自由度，由驱动电机驱动旋转。每个半球体外壳401壁面周向均布4个安装孔，每个安装孔内安装有一个机械连接装置402，用来实现各个细胞机器人单体4间的连接。所述机械连接装置402包括外壳402a、内壳连接台402b、内壳402c、对接台座402d、弹簧402e与弹性连接器(弹针)402f,如图3、图6所示。其中，外壳402a为筒状结构一端面为内陷球面，作为对接定位面402g。在对接定位面402g外缘周向上相对位置设计有卡榫402h。卡榫402h的外表面为圆弧面，榫头402i朝向对接定位面402g；且使卡榫402h的外表面所对应球体与对接定位面402g所对应的球体半径相等，进而实现两个机械连接装置402在对接时，卡榫402h外表面与对接定位面402g间的配合相贴，作为两个机械连接装置402对接时的相对对接位置的基准。所述内壳连接台402b同轴嵌入固定于对接定位面402g上，如图4所示,也可与对接定位面402g设计为一体结构。内壳连接台402b周向上均匀设计有定位口，用来安装固定内壳402c。所述内壳402c为筒状结构，用于可伸缩连接机构伸缩运动的导向，以及两个机械连接装置402的对接。内壳402c一端作为安装端，周向上均匀设计有连接头402k，如图5所示，连接头402k端部设计有定位卡头402l。通过各个连接头402k分别穿过内壳连接台402b上的定位口，使定位卡头402l与内壳连接台402b端面间配合卡紧，实现内壳402c的固定。内壳402c另一端作为对接端，端部周向上设计有内缘402m与外缘402n，且外缘402n周向相对位置开设有两个缺口402o，两个缺口402o开设位置分别与外壳402a1上两个卡榫402h所在位置呈90度设计。上述外缘402n的内侧面还设计有两个定位凹进402p，定位凹进402p的凹进面与卡榫402h的榫头402i内表面匹配,两个定位凹进402p分别位于两个缺口402o同侧，如图6所示。如图7所示,所述对接台座402d同轴设置在内壳402c内部，内部中空，一端作为对接平面，其上开有个导通孔402q；三个导通孔402q中心共本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，其特征在于：包括机械臂底座、机械臂主体与末端执行机构；机械臂主体由多个细胞机器人单体结构相互连接构成；上述结构机械臂中位于始端的细胞机器人单体安装在机械臂底座上；末端的细胞机器人单体上安装末端执行机构；所述细胞机器人单体为由左半部外壳与右半部外壳构成，左半部外壳与右半部外壳间具有一个旋转自由度。

【技术特征摘要】
1.一种基于细胞机器人单体的多自由度机械臂，其特征在于：包括机械臂底座、机械臂主体与末端执行机构；机械臂主体由多个细胞机器人单体结构相互连接构成；上述结构机械臂主体中位于始端的细胞机器人单体安装在机械臂底座上；末端的细胞机器人单体上安装末端执行机构；所述细胞机器人单体为由左半部外壳与右半部外壳构成，左半部外壳与右半部外壳间具有一个旋转自由度；细胞机器人单体中各连接位置处、以及底座与末端执行机构上均安装机械连接装置；所述机械连接装置，包括外壳、内壳、可伸缩连接机构、弹性连接器、对接台座与弹簧；所述内壳同轴安装于外壳一端；外壳外缘周向上设计有卡榫；内壳端部周向上设计有内缘与外缘，且外缘周向相对位置开设有缺口，用于卡榫通过；上述内壳的外缘内侧面还设计有两个定位凹进，定位凹进的凹进面与卡榫的榫头内表面匹配；所述对接台座设置在内壳内部，内部中空，一端作为对接平面，开有导通孔；对接台座另一端作为限位端，端面周向上设计有凹槽，用来设置弹簧；限位端外壁周向上设计有台肩，与内壳端部上的内缘配合搭接；弹性连接器位于对接台座内部，弹性连接器的固定端固定安装内壳上；弹性连接器在对接平面上的投影位于导通孔内部；两个机械连...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨健勃，
申请(专利权)人：北京可以科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11