肌腱驱动型变尺度连续型机器人制造技术

一种肌腱驱动型变尺度连续型机器人，它包括机座、驱动装置、末端执行器以及连接它们的多个依次串联的弹性体和连接盘，所述驱动装置设在机座内，从驱动装置伸出的驱动绳索依次穿过各个连接盘上的穿线孔，直至与末端连接盘固连，所述的末端执行器安装在末端连接盘上，实现抓取动作；所述驱动装置中的气泵通过多条气管分别向各个连接盘的气囊供给气体，控制连接盘横向尺寸的改变，实现柔性机械臂任意部位的粗细变化。本实用新型专利技术既能够以紧凑的结构尺寸运行在非结构任务空间中，又能通过尺寸变换改善驱动结构的受力特性，还能够利用尺寸变换撑起不易抓取的环形类物体，从而提高机械臂的抓取和承载能力。

A tendon driven variable scale continuous robot

A tendon driven variable scale continuous robot, which consists of a seat, a driving device, an end actuator, and a plurality of sequentially connected elastomers and connecting plates connected to them. The driving device is located in the seat, and the driving ropes extending from the driving device are in turn through the holes of the thread on the various disks until the end of the drive. The end actuator is installed on the end connection plate to realize the grasping action. The air pump in the driving device supplies gas to the air bag of each connecting disk through a plurality of pipes, and controls the change of the lateral size of the connecting disc so as to realize the coarse and fine change of any part of the flexible manipulator. The utility model can not only operate in the unstructured task space with compact structure size, but also can improve the force characteristic of the driving structure through the size transformation, and can also use the size transformation to support the ring type object which is not easy to grab, thus improving the grasping and carrying capacity of the manipulator.

【技术实现步骤摘要】
肌腱驱动型变尺度连续型机器人
本技术属于机器人领域，特别涉及一种机械臂。
技术介绍
传统的工业机器人大都由刚性结构组成，能够快速、精确、牢固、重复地执行任务，已在制造、装配、物流等领域发挥重要作用，但此类机器人通常是在结构化环境中工作，难以适应动态、未知、非结构化的复杂环境。随着机器人技术的发展，下一代的机器人必将具有与环境交互、感知环境以及人机交互的特点。连续型机器人具有高度可变形的结构，利用结构的可变形性来适应未知环境，具有环境适应性强的特点，在人-机-环境交互方面具有更大的优势。连续型机器人属于超冗余自由度结构体，其运动主要通过弹性变形实现，运动形式多表现为空间的伸缩及各向弯曲变换，运行过程中不具备自行改变结构几何尺寸的能力，其基体尺寸不可变，很难像柔性生物一样能够根据非结构环境柔顺灵巧地改变自身结构。2011年,德国费斯托公司根据象鼻的特点设计出来的“仿生操作助手”,它可以平稳地搬运重负载,原理在于它的每一节椎骨可以通过气囊的压缩和充气进行深展和收缩；2016年，公开号为CN205363953U的中国专利公开了一种气动绳控负荷型柔性机械臂，该机械臂主要由多节并联机构串联而成，每个关节的中间由十字万向节连接，能够向多个方向弯曲。目前，这类柔性机械臂都能实现伸缩和弯曲，但不能实现基体横向尺寸的变化。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种能够实现基体尺寸变化的肌腱驱动型变尺度连续型机器人。本技术包括机座、驱动装置、末端执行器以及连接它们的多个依次串联的弹性体和连接盘，其中机座为四面镂空的矩形框架结构，机座的一面为法兰式安装板，与其相对的另一面为安装板，安装板的中心设有通孔，其板面设有4条轴向均匀分布的长条形槽孔；所述的连接盘包括连接架、气囊、导线板、导杆和滚珠滑道，其中连接架为方形块状结构，在连接架的中心设有横向通孔，在连接架沿通孔方向的两端设有圆环形凸台，在连接架腰部的中心设有4个横向、纵向交叉的中心通气孔，在中心通气孔的两侧设有横向、纵向交叉分布的8个通孔，在8个通孔内分别设有滚珠滑道，导杆设在滚珠滑道中，导杆的外端与导线板固连，在导线板的对角处分别设有与导线板固连的条形板，条形板的端部设有螺纹孔，用于与导杆的连接；在导线板的外部设有拱形凸台，凸台上设有穿线孔；气囊为波纹管气囊，波纹管的一端设有圆形接口，该接口分别穿过连接架腰部的横向、纵向交叉的中心通气孔，与气管相连接，气囊带有接口的一端与连接架固连，其另一端与导线板固连；所述的弹性体为高柔性弹簧结构，材质为弹簧钢，弹性体两端分别与连接盘固连，末端执行器固定在末端连接盘上，实现抓取动作。所述的驱动装置包括驱动电机、绕线轴、气泵、驱动绳索以及气管，其中4台驱动电机固定在机座内的法兰式安装板上，并绕中心轴成周向均匀分布；每台驱动电机的输出轴上均设有绕线轴，驱动绳索缠绕在绕线轴，驱动绳索依次穿过安装板板长条形槽孔和各个连接盘上的穿线孔，直至与末端连接盘固连，驱动电机驱动绕线轴，进行驱动绳索的收放，实现柔性机械臂的各向弯曲，长条形槽孔用于基体横向尺寸变化时驱动绳索的横向移动；4台气泵也固定在机座内的法兰式安装板上，并绕中心轴成周向均匀分布，气管为橡胶软管，其一端与气泵连接，其另一端依次穿过机座安装板上的通孔、连接加的中心横向通孔、弹性体，并与各级连接盘的气囊连接，通过气管向各个连接盘的气囊供给气体，用以控制连接盘基体横向尺寸的改变，每一台气泵控制一级连接盘，可以实现柔性机械臂任意部位的粗细变化。所述机座、绕线轴、连接架、导线板均采用铝合金材质。本技术与现有技术相比具有如下优点：本技术既能够以紧凑的结构尺寸运行在非结构任务空间中，又能通过尺寸变换改善驱动结构的受力特性，还能够利用尺寸变换撑起不易抓取的环形类物体，从而提高机械臂的抓取和承载能力。附图说明图1为本技术的示意简图。图2为本技术最粗状态示意图。图3为本技术最细状态示意图。图4为本技术驱动装置的示意图。图5为本技术弹性体及连接盘的示意图。图中：1-机座、2-气泵、3-驱动电机、4-绕线轴、5-气管、6-驱动绳索、7-弹性体、8-末端执行器、9-连接架、10-导线板、11-气囊、12-导杆、13-滚珠滑道。具体实施方式在图1-图5所示的肌腱驱动型变尺度连续型机器人示意图中，机座1为四面镂空的铝合金矩形框架结构，机座的一面为法兰式安装板，与其相对的另一面为安装板，安装板的中心设有通孔，其板面设有4条轴向均匀分布的长条形槽孔；连接盘中的铝合金连接架9为方形块状结构，在连接架的中心设有横向通孔，在连接架沿通孔方向的两端设有圆环形凸台，在连接架腰部的中心设有4个横向、纵向交叉的中心通气孔，在中心通气孔的两侧设有横向、纵向交叉垂直分布的8个通孔，在8个通孔内分别设有滚珠滑道13，导杆12设在滚珠滑道中，导杆的外端与铝合金导线板10固连，在导线板的对角处分别设有与导线板固连的条形板，条形板的端部设有螺纹孔，用于与导杆的连接；在导线板的外部设有拱形凸台，凸台上设有穿线孔；气囊11为波纹管气囊，波纹管的一端设有圆形接口，该接口分别穿过连接架腰部的横向、纵向交叉的中心通气孔，与气管5相连接，气囊带有接口的一端与连接架固连，其另一端与导线板固连；弹性体7为高柔性弹簧结构，材质为弹簧钢，弹性体两端通过焊接分别与连接盘固连，末端执行器8通过螺栓固定在末端连接盘上，实现抓取动作。驱动装置中的4台驱动电机3固定在机座内的法兰式安装板上，并绕中心轴成周向均匀分布；每台驱动电机的输出轴上均设有铝合金绕线轴4，驱动绳索6缠绕在绕线轴，驱动绳索依次穿过安装板板长条形槽孔和各个连接盘上的穿线孔，直至与末端连接盘固连，驱动电机驱动绕线轴，进行驱动绳索的收放，可以实现柔性机械臂的各向弯曲，长条形槽孔用于基体横向尺寸变化时驱动绳索的横向移动；4台气泵2也固定在机座内的法兰式安装板上，并绕中心轴成周向均匀分布，气管为橡胶软管，其一端与气泵连接，其另一端依次穿过机座安装板上的通孔、连接架的中心横向通孔、弹性体，并与各级连接盘的气囊连接，通过气管向各个连接盘的气囊供给气体，用以控制连接盘基体横向尺寸的改变，每一台气泵控制一级连接盘，进一步的，可以实现柔性机械臂任意部位的粗细变化。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肌腱驱动型变尺度连续型机器人，其特征在于：其包括机座、驱动装置、末端执行器以及连接它们的多个依次串联的弹性体和连接盘，其中机座为四面镂空的矩形框架结构，机座的一面为法兰式安装板，与其相对的另一面为安装板，安装板的中心设有通孔，其板面设有4条轴向均匀分布的长条形槽孔；所述的连接盘包括连接架、气囊、导线板、导杆和滚珠滑道，其中连接架为方形块状结构，在连接架的中心设有横向通孔，在连接架沿通孔方向的两端设有圆环形凸台，在连接架腰部的中心设有4个横向、纵向交叉的中心通气孔，在中心通气孔的两侧设有横向、纵向交叉分布的8个通孔，在8个通孔内分别设有滚珠滑道，导杆设在滚珠滑道中，导杆的外端与导线板固连，在导线板的对角处分别设有与导线板固连的条形板，条形板的端部设有螺纹孔，用于与导杆的连接；在导线板的外部设有拱形凸台，凸台上设有穿线孔；气囊为波纹管气囊，波纹管的一端设有圆形接口，该接口分别穿过连接架腰部的横向、纵向交叉的中心通气孔，与气管相连接，气囊带有接口的一端与连接架固连，其另一端与导线板固连；所述的弹性体为高柔性弹簧结构，材质为弹簧钢，弹性体两端分别与连接盘固连，末端执行器固定在末端连接盘上，实现抓取动作；所述的驱动装置包括驱动电机、绕线轴、气泵、驱动绳索以及气管，其中4台驱动电机固定在机座内的法兰式安装板上，并绕中心轴成周向均匀分布；每台驱动电机的输出轴上均设有绕线轴，驱动绳索缠绕在绕线轴，驱动绳索依次穿过安装板板长条形槽孔和各个连接盘上的穿线孔，直至与末端连接盘固连，驱动电机驱动绕线轴，进行驱动绳索的收放，可以实现柔性机械臂的各向弯曲，长条形槽孔用于基体横向尺寸变化时驱动绳索的横向移动；4台气共也固定在机座内的法兰式安装板上，并绕中心轴成周向均匀分布，气管为橡胶软管，其一端与气泵连接，其另一端依次穿过机座安装板上的通孔、连接加的中心横向通孔、弹性体，并与各级连接盘的气囊连接，通过气管向各个连接盘的气囊供给气体，用以控制连接盘基体横向尺寸的改变，每一台气泵控制一级连接盘，实现柔性机械臂任意部位的粗细变化。...

【技术特征摘要】
1.一种肌腱驱动型变尺度连续型机器人，其特征在于：其包括机座、驱动装置、末端执行器以及连接它们的多个依次串联的弹性体和连接盘，其中机座为四面镂空的矩形框架结构，机座的一面为法兰式安装板，与其相对的另一面为安装板，安装板的中心设有通孔，其板面设有4条轴向均匀分布的长条形槽孔；所述的连接盘包括连接架、气囊、导线板、导杆和滚珠滑道，其中连接架为方形块状结构，在连接架的中心设有横向通孔，在连接架沿通孔方向的两端设有圆环形凸台，在连接架腰部的中心设有4个横向、纵向交叉的中心通气孔，在中心通气孔的两侧设有横向、纵向交叉分布的8个通孔，在8个通孔内分别设有滚珠滑道，导杆设在滚珠滑道中，导杆的外端与导线板固连，在导线板的对角处分别设有与导线板固连的条形板，条形板的端部设有螺纹孔，用于与导杆的连接；在导线板的外部设有拱形凸台，凸台上设有穿线孔；气囊为波纹管气囊，波纹管的一端设有圆形接口，该接口分别穿过连接架腰部的横向、纵向交叉的中心通气孔，与气管相连接，气囊带有接口的一端与连接架固连，其另一端与导线板固连；所述的弹性体为高柔性弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建涛，陈新博，李海利，曹开彬，勾栓栓，周盼，陈俊涛，崔锦泉，许允斗，赵永生，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：新型
国别省市：河北,13