一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组与机械臂制造技术

本发明专利技术涉及机器人领域，公开了一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组与机械臂，其中关节组包括使联动关节组在偏航方向上联动的第一联动组件，以及使联动关节组在俯仰方向上联动的第二联动组件，第一联动组件包括两根对称设置的第一联动绳，以及沿偏航方向设置在第一臂段的首端的第一导向盘、设置在第一连接件上的第一联动盘以及设置在第三连接件上的第三联动盘；第一联动绳的首端与第一联动盘固定连接，并依次绕过第一联动盘、第一导向盘与第三联动盘，第一联动绳的尾端与第三联动盘固定连接，第一联动绳的尾端与首端分别位于该第一联动盘、第三联动盘的中心连线的同一侧。本发明专利技术以实现整个关节组的连续弯曲，有助于提升机械臂的柔顺性。

A linkage joint and mechanical arm capable of achieving continuous curvature bending

The invention relates to the field of robot, and discloses a joint joint group and manipulator which can realize continuous equal curvature bending, in which the joint group includes a first linkage component that connects the joint group in the direction of the yaw, and the second linkage component that connects the linkage joint in the direction of the pitching. The first linkage component includes two The first linkage of the root symmetrically arranged, the first guide disc set at the first end of the first arm, the first linkage disc set on the first connector and the third linkage disc set on the third connector, and the first linkage of the first linkage and the first linkage plate, and in turn round the first linkage disk. The first steering wheel is connected with the third linkage plate, the tail end of the first linkage rope is fixed with the third linkage plate, the tail end of the first linkage and the first end are located on the same side of the central line of the first linkage disk and the third linkage disc respectively. The invention realizes continuous bending of the whole joint group, and helps to improve the flexibility of the manipulator.

【技术实现步骤摘要】
一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组与机械臂
本专利技术涉及机器人领域，尤其是一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，以及应用该联动关节组的柔性机械臂。
技术介绍
当前，大量高效率、高精度的工业级机器人已经在电气、化工、机械等制造业领域取得较为广阔的应用，但是传统的工业机器人受限于其结构过大或刚性过高，无法适应于极端狭窄与极端危险的工作环境，如管道清洁等。与传统机械臂相比，柔性机械臂由于其固有的超冗余度特性，可以实现多个连续部分的弯曲、伸缩、扭转，在受限空间中的运动和操作能力远高于传统的多关节刚性连接杆机器人。为了使柔性机械臂的弯曲精度更为可控，现有的柔性机械臂通常由多个关节组依次连接而成，关节组内的各个臂段之间通常联动绳联动，关节组之间也通过联动绳联动，然而在现有的联动绳连接方案中，关节组端部臂段的弯曲是不连续的，影响了整个机械臂弯曲的柔顺性。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，用于解决现有技术中关节组端部臂段的弯曲不连续的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，包括依次串联的第一臂段、第二臂段、第三臂段、第四臂段，且从第一臂段至第四臂段，相邻臂段之间依次转动连接有第一连接件、第二连接件与第三连接件，第四臂段的尾端转动连接有第四连接件；还包括使联动关节组在偏航方向上联动的第一联动组件，以及使联动关节组在俯仰方向上联动的第二联动组件，第一联动组件包括两根对称设置的第一联动绳，以及沿偏航方向设置在第一臂段的首端的第一导向盘、设置在第一连接件上的第一联动盘以及设置在第三连接件上的第三联动盘；第一联动绳的首端与第一联动盘固定连接，并依次绕过第一联动盘、第一导向盘与第三联动盘，第一联动绳的尾端与第三联动盘固定连接，第一联动绳的尾端与首端分别位于该第一联动盘、第三联动盘的中心连线的同一侧。作为上述方案的进一步改进方式，第一联动绳的首端与第一联动盘的第一侧固定连接，绕过第一联动盘后从第一联动盘上相对第一侧的第二侧伸出，然后从第一导向盘的第三侧绕过第一导向盘，并从第一导向盘上相对第三侧的第四侧伸出，然后从第三联动盘的第五侧绕过第三联动盘，并与第三联动盘上相对第五侧的第六侧固定连接，其中，第一侧、第三侧与第六侧位于同一侧，第二侧、第四侧与第五侧位于同一侧。作为上述方案的进一步改进方式，第一联动组件还包括两根对称第二联动绳，其中一根第二联动绳分别绕过第二联动盘、第三联动盘，该第二联动绳的两端分别与第二联动盘、第三联动盘固定连接，且该短联动绳的两端分别位于第二联动盘、第三联动盘的中心连线的不同侧。作为上述方案的进一步改进方式，沿俯仰方向，第一连接件上也设有第一联动盘，第三连接件上也设有第三联动盘，第二连接件上设有第二联动盘，第四连接件上设有第四联动盘。作为上述方案的进一步改进方式，第二联动组件包括两根对称设置的第三联动绳，第三联动绳分别绕过俯仰方向上的第一联动盘、第二联动盘，第三联动绳的两端分别与该第一联动盘、第二联动盘固定连接，且该第三联动绳的两端分别位于该第一联动盘、第二联动盘的中心连线的不同侧；作为上述方案的进一步改进方式，第二联动组件包括两根对称设置的第四联动绳，第四联动绳分别绕过俯仰方向上的第三联动盘、第四联动盘，第四联动绳的两端分别与该第三联动盘、第四联动盘固定连接，且第四联动绳的两端分别位于该第三联动盘、第四联动盘的中心连线的不同侧。作为上述方案的进一步改进方式，第二联动组件包括两根对称设置的第五联动绳，第五联动绳分别绕过俯仰方向上的第一联动盘、第四联动盘，第五联动绳的两端分别与该第一联动盘、第四联动盘固定连接，且第五联动绳的两端分别位于该第一联动盘、第四联动盘的中心连线的不同侧。作为上述方案的进一步改进方式，第一臂段、第二臂段、第三臂段、第四臂段的侧壁上均设有开口，第一联动绳从第一臂段上的开口穿入第一臂段的内部，经过第二臂段的内部后再从第三臂段上的开口穿出；第五联动绳从第二臂段上的开口穿入第二臂段的内部，经过第三臂段的内部后再从第四臂段上的开口穿出。作为上述方案的进一步改进方式，还包括包覆在第一联动绳与第五联动绳外侧的软管。一种机械臂，包括驱动绳，还包括若干依次串联的上述可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，相邻联动关节组之间通过两根对称设置的第六联动绳联动，后一联动关节组的第一臂段与前一关节组的第四连接件转动连接，其中驱动绳与位于机械臂最前端的联动关节组的第一臂段固定连接，除位于机械臂最前端的联动关节组之外，其他联动关节组的第一臂段的尾端还设有第二导向盘；在相邻两关节组中，第六联动绳的尾端与前一第四连接件上的第四联动盘固定连接，并依次绕过前一第四连接件上的第四联动盘、后一第一臂段上的第二导向盘与前一第二连接件上的第二联动盘，第六联动绳的首端与前一第二连接件上的第二联动盘固定连接，六联动绳的尾端与首端分别位于该第二联动盘、第四联动盘的中心连线的同一侧。本专利技术的有益效果是：本专利技术的关节组可以实现俯仰方向与偏航方向上的联动，由于第一臂段的端部通过导向盘联入至整个联动系统中，故可以实现整个关节组的连续弯曲，有助于提升机械臂的柔顺性。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术联动关节组一个实施例的正视图；图2是图1中的后视图；图3是图1中的左视图；图4是图1中的右视图；图5是本专利技术联动关节组一个实施例的立体示意图；图6是本专利技术机械臂一个实施例的部分结构示意图。具体实施方式以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本专利技术中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本专利技术各组成部分的相互位置关系来说的。此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本
的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本专利技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。参照图1、图5，示出了本专利技术联动关节组一个实施例的正视图与立体示意图。如图所示，联动关节组包括依次串联的第一臂段11、第二臂段12、第三臂段13、第四臂段14，且从第一臂段11至第四臂段14，相邻臂段之间依次转动连接有第一连接件21、第二连接件22与第三连接件23，第四臂段14的尾端转动连接有第四连接件24。上述连接件结构均为相同的矩形块结构，矩形块结构的四个侧壁上分别伸出有转轴，相对侧伸出的转轴同轴。相邻的臂段之间的转动方向相互垂直。将图1中箭头的方向规定为偏航方向，图中显示了使联动关节组在偏航方向上联动的第一联动组件的部分结构，具体包括两根对称设置的第一联动绳31，以及沿偏航方向设置在第一臂段11的首端的第一导向盘111、设置在第一连接件21上的第一联动盘211以及设置在第三连接件23上的第三联动盘231。本文中的导向盘通过一转轴可以相对第一臂段11转动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，其特征在于，包括依次串联的第一臂段、第二臂段、第三臂段、第四臂段，且从所述第一臂段至所述第四臂段，相邻臂段之间依次转动连接有第一连接件、第二连接件与第三连接件，所述第四臂段的尾端转动连接有第四连接件；还包括使所述联动关节组在偏航方向上联动的第一联动组件，以及使所述联动关节组在俯仰方向上联动的第二联动组件，所述第一联动组件包括两根对称设置的第一联动绳，以及沿所述偏航方向设置在所述第一臂段的首端的第一导向盘、设置在所述第一连接件上的第一联动盘以及设置在第三连接件上的第三联动盘；所述第一联动绳的首端与所述第一联动盘固定连接，并依次绕过所述第一联动盘、第一导向盘与第三联动盘，所述第一联动绳的尾端与所述第三联动盘固定连接，所述第一联动绳的尾端与首端分别位于该第一联动盘、第三联动盘的中心连线的同一侧。

【技术特征摘要】
1.一种可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，其特征在于，包括依次串联的第一臂段、第二臂段、第三臂段、第四臂段，且从所述第一臂段至所述第四臂段，相邻臂段之间依次转动连接有第一连接件、第二连接件与第三连接件，所述第四臂段的尾端转动连接有第四连接件；还包括使所述联动关节组在偏航方向上联动的第一联动组件，以及使所述联动关节组在俯仰方向上联动的第二联动组件，所述第一联动组件包括两根对称设置的第一联动绳，以及沿所述偏航方向设置在所述第一臂段的首端的第一导向盘、设置在所述第一连接件上的第一联动盘以及设置在第三连接件上的第三联动盘；所述第一联动绳的首端与所述第一联动盘固定连接，并依次绕过所述第一联动盘、第一导向盘与第三联动盘，所述第一联动绳的尾端与所述第三联动盘固定连接，所述第一联动绳的尾端与首端分别位于该第一联动盘、第三联动盘的中心连线的同一侧。2.根据权利要求1所述的可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，其特征在于，所述第一联动绳的首端与所述第一联动盘的第一侧固定连接，绕过所述第一联动盘后从所述第一联动盘上相对所述第一侧的第二侧伸出，然后从所述第一导向盘的第三侧绕过所述第一导向盘，并从所述第一导向盘上相对所述第三侧的第四侧伸出，然后从所述第三联动盘的第五侧绕过所述第三联动盘，并与所述第三联动盘上相对所述第五侧的第六侧固定连接，其中，所述第一侧、第三侧与第六侧位于同一侧，所述第二侧、第四侧与第五侧位于同一侧。3.根据权利要求1或2所述的可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，其特征在于，所述第一联动组件还包括两根对称第二联动绳，其中一根所述第二联动绳分别绕过所述第二联动盘、第三联动盘，该第二联动绳的两端分别与所述第二联动盘、第三联动盘固定连接，且该短联动绳的两端分别位于所述第二联动盘、第三联动盘的中心连线的不同侧。4.根据权利要求1或2所述的可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，其特征在于，沿所述俯仰方向，所述第一连接件上也设有所述第一联动盘，所述第三连接件上也设有所述第三联动盘，所述第二连接件上设有第二联动盘，所述第四连接件上设有第四联动盘。5.根据权利要求4所述的可实现连续等曲率弯曲的联动关节组，其特征在于，所述第二联动组件包括两根对称设置的第三联动绳，所述第三联动绳分别绕过俯仰方向上的所述第一联动盘、第二联动盘，所述第三联动绳的两端分别与该第一联...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，付亚南，刘天亮，梁斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44