一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构制造技术

本发明专利技术公开一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构，该结构由弹簧线绳控制姿态，利用弹簧的自身可伸缩特性，用绕线的方式控制弹簧的伸长，线绳从节片边缘的小孔穿出，每一组线绳分别控制一个节片，这种结构使柔性臂更加稳定；初始状态下，底部驱动的步进电机处于静止，全柔性机械臂长度最长；当需要全柔性机械臂的末端达到指定点或全柔性机械臂需要被压缩时，三台步进电机运动，带动绕线器转动，使线绳向下运动，全柔性机械臂的节片间距变小，弹簧压缩，使得整体结构压缩。操作空间能够达到更广阔的区域，并节省驱动部分占用空间。该结构稳定性可靠，功能完善，末端位置能够达到外包络面内的任意位置。

A line driven telescopic flexible flexible manipulator structure

The invention discloses a wire-driven telescopic bending fully flexible manipulator structure. The structure is controlled by a spring wire rope. The spring's elongation is controlled by a winding method according to the spring's own telescopic characteristics. The wire rope is penetrated through a hole at the edge of the segment, and each group of wire rope controls a segment separately. This structure makes the flexible arm flexible. In the initial state, the bottom-driven stepping motor is at rest and the full flexible arm is the longest. When the end of the full flexible arm reaches the specified point or the full flexible arm needs to be compressed, three stepping motors move to drive the winder to rotate so that the wire rope moves downward and the full flexible arm moves. The distance between the segments is smaller and the spring is compressed to compress the whole structure. The operation space can reach a wider area and save part of the driving part. The structure is stable and reliable, and its function is perfect. The terminal position can reach any position in the outer surface.

【技术实现步骤摘要】
一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构
本专利技术涉及控制末端位置及整体姿态的线驱动全柔性机械臂结构，尤其是一种小体积的全柔性机械臂结构。
技术介绍
传统的刚性机机械臂具有精度高，承载力大等特点，但其整体体积大，重量大，不便于在复杂的工作环境中工作。全柔性机械臂具有可控制末端位置，保持主体姿态等特点，提高了工作的灵活性。为使柔性臂的控制部分体积更小，工作范围更加广泛，本专利技术采用弹簧作为柔性臂主体，节片将弹簧隔开，同时每段节片上固定线绳来控制弹簧的伸长，提高了整体结构的稳定性并使全柔性机械臂在收缩和舒张后节片间的距离保持一致。
技术实现思路
本专利技术依据要解决的技术问题是提出一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构，以增加全柔性机械臂的灵活性，使其操作空间能够达到更广阔的区域，并节省驱动部分占用空间。该结构稳定性可靠，功能完善，末端位置能够达到外包络面内的任意位置。为实现上述目的，主要机械难点解决方案如下：一般的全柔性机械臂采用金属材料或弹性材料作为驱动，虽然提供了刚性但是由于其不可收缩占用过多的空间，本专利技术采用了弹簧加节片作为驱动主体，由可收缩的线绳控制柔性臂的伸长，保证柔性臂稳定性的同时大大节省了空间。本专利技术的具体技术方案：一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构，由弹簧、基座、节片、轧带、线绳、绕线器组成。上层弹簧的下端和下层弹簧的上端由一根从节片圆孔穿过的扎带捆扎固定；最下端弹簧由扎带固定在基座上；线绳通过每个节片上均布的三个小孔穿出，一组为四根线绳分别系在四个节片的边缘并全部从基座上均布的三个小孔穿出，通过螺栓固定在绕线器上，其余两组同样安装。绕线器通过联轴器和步进电机连接。附图说明图1是本专利技术整体结构图；图2是本专利技术伸缩过程示意图；图中：1、步进电机，2、绕线器，3、线绳，4、基座，5、弹簧，6、节片，7、轧带。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明：如图1所示，一种可变长弯曲全柔性机械臂结构，包括步进电机1、绕线器2、线绳3、基座4、弹簧5、节片6和扎带7。各个弹簧5上下顺次通过节片6和扎带7连接；节片6的中间为圆孔，节片6的边缘均布有三个小孔，扎带7穿过节片6上的圆孔并进行捆扎固定，弹簧5、节片6和扎带7组成全柔性机械臂；全柔性机械臂最下端的弹簧5由扎带7固定在基座4上；三组线绳3穿过分别穿过节片6边缘的三个小孔，每组线绳3共有四条线绳3且顺次穿过全柔性机械臂上的各个节片6上均布的小孔；第一条线绳3系在顶部节片6上；第二条线绳3系在第二个节片6上；第三条线绳3系在第三个节片6上；第四条线绳3系在第四个节片6上；每条线绳3的末端分别通过螺栓固定在绕线器2上。绕线器2通过联轴器和步进电机1连接。绕线器2和步进电机1均安装在基座4上。线绳3的数量取决于弹簧5的数量。利用弹簧的自身可伸缩特性，用绕线的方式控制弹簧的伸长，这种结构可以节约空间，使柔性臂可以在更广泛的地方使用。线绳从节片边缘的小孔穿出，每一组线绳分别控制一个节片，这种结构使柔性臂更加稳定。初始状态下，底部驱动的步进电机处于静止，全柔性机械臂长度最长。当需要全柔性机械臂的末端达到指定点或全柔性机械臂需要被压缩时，三台步进电机运动，带动绕线器2转动，使线绳3向下运动，全柔性机械臂的节片6间距变小，弹簧5压缩，使得整体结构压缩。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变长弯曲全柔性机械臂结构，其特征在于：包括步进电机(1)、绕线器(2)、线绳(3)、基座(4)、弹簧(5)、节片(6)和扎带(7)；各个弹簧(5)上下顺次通过节片(6)和扎带(7)连接；节片(6)的中间为圆孔，节片(6)的边缘均布有三个小孔，扎带(7)穿过节片(6)上的圆孔并进行捆扎固定，弹簧(5)、节片(6)和扎带(7)组成全柔性机械臂；全柔性机械臂最下端的弹簧(5)由扎带(7)固定在基座(4)上；三组线绳(3)穿过分别穿过节片(6)边缘的三个小孔，每组线绳(3)共有四条线绳(3)且顺次穿过全柔性机械臂上的各个节片(6)上均布的小孔；第一条线绳(3)系在顶部节片(6)上；第二条线绳(3)系在第二个节片(6)上；第三条线绳(3)系在第三个节片(6)上；第四条线绳(3)系在第四个节片(6)上；每条线绳(3)的末端分别通过螺栓固定在绕线器(2)上；绕线器(2)通过联轴器和步进电机(1)连接；绕线器(2)和步进电机(1)均安装在基座(4)上。

【技术特征摘要】
1.一种可变长弯曲全柔性机械臂结构，其特征在于：包括步进电机(1)、绕线器(2)、线绳(3)、基座(4)、弹簧(5)、节片(6)和扎带(7)；各个弹簧(5)上下顺次通过节片(6)和扎带(7)连接；节片(6)的中间为圆孔，节片(6)的边缘均布有三个小孔，扎带(7)穿过节片(6)上的圆孔并进行捆扎固定，弹簧(5)、节片(6)和扎带(7)组成全柔性机械臂；全柔性机械臂最下端的弹簧(5)由扎带(7)固定在基座(4)上；三组线绳(3)穿过分别穿过节片(6)边缘的三个小孔，每组线绳(3)共有四条线绳(3)且顺次穿过全柔性机械臂上的各个节片(6)上均布的小孔；第一条线绳(3)系在顶部节片(6)上；第二条线绳(3)系在第二个节片(6)上；第三条线绳(3)系在第三个节片(6)上；第四条线绳(3)系在第四个节片(6)上；...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国华，刘聪，王皓，任晗，李炼石，郑玉航，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11