一种轻量化柔性机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种轻量化柔性机器人，包括控制箱、柔性机械臂与若干驱动绳，各驱动绳沿一圆周的方向均布，且沿圆周的轴向延伸后与柔性机械臂固定连接，并由控制箱驱动而牵引柔性机械臂运动，控制箱包括控制面板，控制面板沿轴向对应各驱动绳设有多个具有不同高度的台阶，各台阶上均设有安装结构，其中，各台阶的高度正比于各驱动绳的高度；沿圆周上与台阶平行的直径方向，各安装结构相对所在台阶的位移正比于各驱动绳的圆心至圆周的圆心之间的连线在所在台阶上的投影距离。本发明专利技术可以实现控制箱内各部件的紧凑摆放，有助于减小控制箱整机的包络尺寸，提升机器人的适用场景。

A Lightweight Flexible Robot

The invention discloses a lightweight flexible robot, which comprises a control box, a flexible manipulator and a number of driving ropes. Each driving rope is uniformly distributed along a circumference direction, and is fixed and connected with the flexible manipulator arm after extending along the circumference axis. The flexible manipulator is driven by the control box, and the control box includes a control panel. The fabricated panel has several steps with different heights along the axis corresponding to each driving rope. Installation structures are arranged on each step, in which the heights of each step are proportional to the heights of each driving rope, and the displacement of each installation structure relative to the center of each driving rope to the circle along the diameter direction parallel to the step on the circumference. The projection distance of the lines between the circle centers on the steps. The invention can realize compact placement of each component in the control box, help to reduce the envelope size of the whole control box machine, and enhance the applicable scene of the robot.

【技术实现步骤摘要】
一种轻量化柔性机器人
本专利技术涉及机器人领域，尤其是涉及一种绳驱动柔性机器人。
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过大的体积或过高的刚性，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，柔性臂关节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。考虑到柔性机器人的操作臂即使具备伸缩功能仍会受到极限长度限制，在部分应用场景中需要移动整机以完成执行任务，而通常情况下机器人的驱动控制箱尺寸均大于操作壁的尺寸，机器人可进入的狭小空间受到驱动控制箱的尺寸限制，因此缩小驱动控制箱的包络尺寸对于机器人适应极端环境具有积极的意义，现有技术中的驱动控制箱多数采用导轨滑块系统控制驱动绳的伸缩，即驱动绳固定于滑块之上，滑块相对导轨滑动以牵引驱动绳运动，受限于导轨，此种方式难以实现紧凑排布，占据的空间大，无法适用于需要整机运动的极端环境。
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轻量化柔性机器人，用于解决应用导轨滑块系统的现有控制箱难以实现紧凑排布、占据的空间大、无法适用于需要整机运动的极端环境的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种轻量化柔性机器人，包括控制箱、柔性机械臂与若干驱动绳，各驱动绳沿一圆周的方向均布，且沿圆周的轴向延伸后与柔性机械臂固定连接，并由控制箱驱动而牵引柔性机械臂运动，其中，控制箱包括控制面板，控制面板沿轴向对应各驱动绳设有多个具有不同高度的台阶，各台阶上均设有安装结构，其中，各台阶的高度正比于各驱动绳的高度；沿圆周上与台阶平行的直径方向，各安装结构相对所在台阶的位移正比于各驱动绳的圆心至圆周的圆心之间的连线在所在台阶上的投影距离。作为上述方案的进一步改进方式，控制面板包括并列设置的第一台阶区与第二台阶区，第一台阶区与第二台阶区均包括多个台阶。作为上述方案的进一步改进方式，第一台阶区与第二台阶区的相邻台阶等高。作为上述方案的进一步改进方式，第一台阶区中各台阶的高度沿轴向逐渐增加，且最末端的台阶高于其他任何台阶；第二台阶区中，与最高的台阶相邻的台阶低于其他任何台阶，除最低的台阶外，第二台阶区中的其他台阶沿轴向逐渐增加，并与第一台阶区中的相邻台阶等高。作为上述方案的进一步改进方式，相对圆周上与台阶平行的直径方向，台阶倾斜放置，且第一台阶区与第二台阶区的相邻台阶错开放置。作为上述方案的进一步改进方式，安装结构为贯通所在台阶的通孔。作为上述方案的进一步改进方式，控制箱包括轮轴与驱动装置，各台阶上通过安装结构固定有轮轴，驱动绳由对应的驱动装置驱动以进行伸缩，并从对应轮轴上绕出后沿圆周方向均布。作为上述方案的进一步改进方式，驱动装置包括旋转电机与绕线盘，绕线盘与旋转电机的驱动轴固定连接，驱动绳的端部可固定于绕线盘之上，驱动绳可缠绕于绕线盘的线槽内。作为上述方案的进一步改进方式，驱动装置还包括沿绕线盘的周边设置以封闭线槽的护线座，护线座上设置有供驱动绳伸出的开口。作为上述方案的进一步改进方式，控制箱还包括驱动绳支座，驱动绳支座与轴向垂直，其上沿圆周方向均布有若干的绳孔，驱动绳一一对应的穿设在绳孔之内。本专利技术的有益效果是：本专利技术的控制箱通过阶梯式排布的多个台阶，以及台阶上对应各驱动绳的安装结构，在满足驱动绳沿圆周均布的条件下，可以实现控制箱内各部件的紧凑摆放，有助于减小控制箱整机的包络尺寸，进而减小机械人的整体尺寸，提升机器人的适用场景。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是本专利技术轻量化柔性机器人一个实施例的立体示意图；图2是本专利技术柔性机械臂相邻臂段之间连接的示意图；图3是本专利技术控制面板一个实施例的俯视图；图4是本专利技术控制面板一个实施例的侧视图；图5是本专利技术控制面板一个实施例的立体示意图；图6是本专利技术控制箱一个实施例的立体示意图；图7是本专利技术驱动绳、轮轴与驱动装置的配合示意图。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，示出了本专利技术柔性机器人一个实施例的立体示意图，图中对柔性机械臂进行了截断处理。如图所示，柔性机器人包括控制箱1、柔性机械臂2与若干驱动绳3，各驱动绳3沿一圆周的方向均布，且沿圆周的轴向延伸后与柔性机械臂2固定连接，并由控制箱1驱动而牵引柔性机械臂运动。参照图2，示出了本专利技术柔性机械臂相邻臂段之间连接的示意图。柔性机械臂2包括多个臂段21，相邻臂段21之间通过转动连接块22进行连接，转动连接块22呈矩形，其四个侧面上各设有一转轴或者转轴孔，相邻臂段21通过转轴孔或者转轴转动连接于转动连接块22上，从而使得相邻臂段21之间具有四个转动自由度，在相应驱动绳3的牵引下，柔性机械臂2可以实现多向弯曲。此外，臂段21之间还可以通过联动绳进行联动，减少驱动绳的数量。本专利技术中柔性机械臂2的具体结构以及联动绳方案均可以采用现有技术，本专利技术对此不作详述。参照图3至图5，分别示出了本专利技术控制面板一个实施例的俯视图、侧视图与立体示意图。如图3所示，控制面板整体大致呈矩形，沿图示X轴正向，控制面板大致分为并列设置的第一台阶区101与第二台台阶区102，沿图示Y轴正向，第一台阶区101与第二台台阶区102其上均设有若干个台阶，优选地，第一台阶区101依次包括第一台阶11a、第二台阶11b、第三台阶11c、第四台阶11d、第五台阶11e与第六台阶11f，第二台阶区102依次包括第七台阶11g、第八台阶11h、第九台阶11i、第十台阶11j、第十一台阶11k与第十二台阶11m。各台阶上大致沿X轴的方向设置有通孔111与通孔112，其中，同一区域内的通孔111沿弧形轨迹分布，作为固定轮轴等部件的安装结构，同一区域内的第二通孔112沿直线分布，用于固定电机等部件。本实施例中，相对图3中的X轴方向，各台阶倾斜放置，且第一台阶区101与第二台阶区102的相邻台阶错开放置，避免安装于控制面板上的电机、轮轴、编码器等部件相互干涉，在满足正常安装上述部件的基础上，缩小面板的面积。如图4、图5所示，控制面板上各台阶具有不同的高度梯度，优选地，第一台阶区101中各台阶的高度沿Y轴正向逐渐增加，且最末端的第六台阶11f高于其他任何台阶。第二台阶区102中，与最高的第六台阶11f相邻的第十二台阶11m低于其他任何台阶。除最低的第十二台阶11m外，第二台阶区1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种轻量化柔性机器人，其特征在于，包括控制箱、柔性机械臂与若干驱动绳，各所述驱动绳沿一圆周的方向均布，且沿所述圆周的轴向延伸后与所述柔性机械臂固定连接，并由所述控制箱驱动而牵引所述柔性机械臂运动，其中，所述控制箱包括控制面板，所述控制面板沿所述轴向对应各所述驱动绳设有多个具有不同高度的台阶，各所述台阶上均设有安装结构，其中，各所述台阶的高度正比于各所述驱动绳的高度；沿所述圆周上与所述台阶平行的直径方向，各所述安装结构相对所在台阶的位移正比于各所述驱动绳的圆心至所述圆周的圆心之间的连线在所在台阶上的投影距离。

【技术特征摘要】
1.一种轻量化柔性机器人，其特征在于，包括控制箱、柔性机械臂与若干驱动绳，各所述驱动绳沿一圆周的方向均布，且沿所述圆周的轴向延伸后与所述柔性机械臂固定连接，并由所述控制箱驱动而牵引所述柔性机械臂运动，其中，所述控制箱包括控制面板，所述控制面板沿所述轴向对应各所述驱动绳设有多个具有不同高度的台阶，各所述台阶上均设有安装结构，其中，各所述台阶的高度正比于各所述驱动绳的高度；沿所述圆周上与所述台阶平行的直径方向，各所述安装结构相对所在台阶的位移正比于各所述驱动绳的圆心至所述圆周的圆心之间的连线在所在台阶上的投影距离。2.根据权利要求1所述的轻量化柔性机器人，其特征在于，所述控制面板包括并列设置的第一台阶区与第二台阶区，所述第一台阶区与第二台阶区均包括多个所述台阶。3.根据权利要求2所述的轻量化柔性机器人，其特征在于，所述第一台阶区与第二台阶区的相邻台阶等高。4.根据权利要求2所述的轻量化柔性机器人，其特征在于，所述第一台阶区中各所述台阶的高度沿所述轴向逐渐增加，且最末端的所述台阶高于其他任何所述台阶；所述第二台阶区中，与最高的所述台阶相邻的所述台阶低于其他任何所述台阶，除最低的所述台阶外，所述第二台阶区中的其他所述台阶沿所述轴向逐渐增加，并与所述第一台阶区...

【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，
类型：发明
国别省市：广东,44