一种气动绳控负荷型柔性机械臂制造技术

本实用新型专利技术涉及一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其结构是由多节并联机构串联而成。而每节并联机构由四个橡胶气囊、四条钢丝绳、上下两连接板以及十字万向节组成。所述的四个橡胶气囊和四条钢丝绳环形阵列依次交错分布，每个关节的中间由十字万向节连接。该机械臂采用柔性结构，有多个自由度，能够向多个方向弯曲。克服了传统机械臂的刚性杆所带来的转动局限性，大幅度提高了机器人的柔性和环境适应能力，能够承受较大的负荷。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于机器人
，具体涉及一种万向节连接，钢丝绳控制，橡胶气囊驱动的气动绳控负荷型柔性机械臂。
技术介绍
传统的机械臂各关节常用电机来驱动，其驱动系统较为复杂，设计难度较大。气动人工肌肉是一种新型的驱动器，它糅合了气压驱动和人工肌肉驱动各自的优点。它不需要减速装置和传动机构，可以直接驱动，不仅结构简单，动作灵活，环境适应能力强，而且功率自重比大，具有仿生性和柔顺性。因此被大量运用于机器人手臂、手指的关节驱动。该柔性机械臂受到大象鼻子的启发，主要是一种相似的柔性连续体机械臂。以压缩空气为动力源，利用橡胶的弹性，驱动机械臂向各个方向弯曲。同时，橡胶气囊与钢丝绳、十字万向节配合动作，结构更加稳定，可靠性更高，更加易于控制。该机械臂特别适合于环境复杂的工况，可以承受较大的负荷，有着广泛的应用前景。
技术实现思路
针对上述传统机械臂存在的不足，提供一种气动绳控负荷型柔性机械臂，通过以下技术方案实现:其结构是由多节并联机构串联而成。而每节并联机构由四个橡胶气囊、四条钢丝绳、上下两连接板及十字万向节组成。所述的四个橡胶气囊和四条钢丝绳环形阵列依次交错分布，每个关节的中间由十字万向节连接。该机械臂有多个自由度，能够向多个方向弯曲。进一步的，所述的每个连接板上有四个环形阵列的通气孔，用于安装比例阀气管，连接压缩空气与橡胶气囊，通气孔连接处有密封装置。所述的连接板上另外有四个环形阵列的通孔用于连接钢丝绳。进一步的，所述橡胶气囊两端具有向外翻折的翻沿，由配套的橡胶压环压住。进一步的，所述钢丝绳采用圆股钢丝绳。四条钢丝绳设置在上下连接板之间，每一条钢丝绳末端通过连接件固定于上连接板上，连接法兰固定于上连接板;每条钢丝绳的另一端由电动推杆推动，实现钢丝绳的上下移动控制。进一步的，所述机械臂采用气压和绳控协调配合同时驱动。采用电气比例阀控制气压，电动推杆控制钢丝绳，实现机械臂向各个方向运动。进一步的，所述机械臂的末端执行机构可安装机械手，实现物体的抓取。由上述对本技术的描述可知，与现有技术相比，本技术提供了一种气动绳控负荷型柔性机械臂，通过橡胶气囊与钢丝绳、十字万向节的配合动作，结构更加稳定，可靠性更高，更加易于控制。该机械臂特别适合于环境复杂的工况，可以承受较大的负荷，有着广泛的应用前景。【附图说明】图1是本技术的结构示意图。图2是气动柔性关节局部放大图。图3是本结构的弯曲效果图。图4是气动回路图。图1至图4中:1、橡胶气囊，2、钢丝绳，3、连接板，4、十字万向节，5、电动推杆，6、钢丝绳通孔，7、通气孔，8、万向节连接轴，9、橡胶压环，10、气源，11、空气过滤器，12、减压阀，13、压力表，14、油雾器，15、气动比例阀，16、气囊。【具体实施方式】下面结合附图做进一步的说明。如图1至图3所示，一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其结构是由多节并联机构串联而成。而每节并联机构由四个橡胶气囊1、四条钢丝绳2、上下两连接板3及十字万向节4组成。所述的四个橡胶气囊I和四条钢丝绳2环形阵列依次交错分布，每个关节由十字万向节4连接。该机械臂有多个自由度，能够向多个方向弯曲。如图2所示，所述的每个连接板3上有四个环形阵列的通气孔7，用于安装比例阀气管，连接压缩空气与橡胶气囊I，通气孔7连接处有密封装置。所述的连接板3上另外有四个环形阵列的通孔6用于连接钢丝绳2。所述橡胶气囊I两端具有向外翻折的翻沿，由配套的橡胶压环9压住，起密封作用。所述钢丝绳2采用圆股钢丝绳。四条钢丝绳2设置在上下连接板3之间，每一条钢丝绳2末端通过连接件固定于上连接板上，连接法兰固定于上连接板;每条钢丝绳2的另一端由电动推杆5推动，实现钢丝绳2的上下移动控制。所述机械臂采用气压和绳控协调配合同时驱动，结构简单，可靠性高。采用电气比例阀控制气压，电动推杆5控制钢丝绳2，实现机械臂向各个方向运动。所述机械臂的末端执行机构可安装机械手，实现物体的抓取。图4中气源10采用小型空气压缩机单独供气，通过气动三联件空气过滤器11、减压阀12和油雾器14，气动回路分成四条支路分别连接气动比例阀15，用于控制气囊16的压力。该机械臂工作时，橡胶气囊I内腔充入压缩空气，形成一个压缩空气气柱。组成机械臂柔性关节的橡胶气囊I在气压的作用下发生弯曲变形，通过比例阀调节橡胶气囊I的正负压实现机械臂向各个方向的动作，完成正屈、侧摆和反弯等动作。同时，钢丝绳2通过电动推杆5实现上下运动。橡胶气囊I与钢丝绳2、十字万向节4配合动作，结构更加稳定，更加易于控制完成对物体抓取。当向橡胶气囊I内通入压缩空气后，弹性橡胶管内腔容积增大，由于外部螺旋弹簧的束缚，其径向膨胀受到限制;气体在肌肉端盖处会产生轴向推力，带动橡胶管和弹簧同时轴向伸长。通过电磁换向阀控制多向弯曲关节内四条人工肌肉的工作状态，调节关节的弯曲方向；应用比例阀控制关节内部压强和弯曲程度实现空间上多个方向的弯曲和轴向伸长。【主权项】1.一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于:本技术涉及一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其结构是由多节并联机构串联而成;而每节并联机构由四个橡胶气囊、四条钢丝绳、上下两连接板及十字万向节组成;所述的四个橡胶气囊和四条钢丝绳环形阵列依次交错分布，每个关节的中间由十字万向节连接;该机械臂有多个自由度，能够向多个方向弯曲。2.根据权利要求1所述的一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于:所述的每个连接板上有四个环形阵列的通气孔，用于安装比例阀气管，连接压缩空气与橡胶气囊，通气孔连接处有密封装置;所述的连接板上另外有四个环形阵列的通孔用于连接钢丝绳。3.根据权利要求1所述的一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于:所述橡胶气囊两端具有向外翻折的翻沿，由配套的橡胶压环压住，密封效果良好。4.根据权利要求1所述的一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于:所述钢丝绳采用圆股钢丝绳，强度高、弹性好、自重轻且挠性好；四条钢丝绳设置在上下连接板之间，每一条钢丝绳末端通过连接件固定于上连接板上，连接法兰固定于上连接板;每条钢丝绳的另一端由电动推杆推动，实现钢丝绳的上下移动控制。5.根据权利要求1所述的一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于:所述机械臂采用气压和绳控协调配合同时驱动，结构简单，可靠性高;采用电气比例阀控制气压，电动推杆控制钢丝绳，实现机械臂向各个方向运动。6.根据权利要求1所述的一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于:所述机械臂的末端执行机构可安装机械手，实现物体的抓取。【专利摘要】本技术涉及一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其结构是由多节并联机构串联而成。而每节并联机构由四个橡胶气囊、四条钢丝绳、上下两连接板以及十字万向节组成。所述的四个橡胶气囊和四条钢丝绳环形阵列依次交错分布，每个关节的中间由十字万向节连接。该机械臂采用柔性结构，有多个自由度，能够向多个方向弯曲。克服了传统机械臂的刚性杆所带来的转动局限性，大幅度提高了机器人的柔性和环境适应能力，能够承受较大的负荷。【IPC分类】B25J18/06【公开号】CN205363953【申请号】CN201620172375【专利技术人】冯开林, 姜黎君, 田文霞, 张晓东 【申请人】山东科技大学【公开日】2016年7月6日【申请日】本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其特征在于：本实用新型涉及一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其结构是由多节并联机构串联而成；而每节并联机构由四个橡胶气囊、四条钢丝绳、上下两连接板及十字万向节组成；所述的四个橡胶气囊和四条钢丝绳环形阵列依次交错分布，每个关节的中间由十字万向节连接；该机械臂有多个自由度，能够向多个方向弯曲。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯开林，姜黎君，田文霞，张晓东，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：新型
国别省市：山东;37