欠驱动万向柔性臂及机器人制造技术

本发明专利技术公开一种欠驱动万向柔性臂及一种机器人，其包括底座、驱动组件、钢丝绳和多个铰接的关节组件；驱动组件通过钢丝绳驱动各个关节组件；关节组件包括关节套、万向接头和导向孔；相邻两个关节组件轴向通过万向接头连接，关节套周向设置有导向孔；钢丝绳沿环绕各个关节套的轴向方向排列有多根，钢丝绳中部与驱动组件连接，钢丝绳两端分别按照关节组件的连接顺序依次穿过各个关节组件的其中一导向孔，并且钢丝绳两端分别与同一个关节组件的相对两侧的其中一导向孔连接，每个关节组件至少与两根交叉设置的钢丝绳连接，所述钢丝绳为绷紧状态。本发明专利技术的技术方案中，关节组件一个角度上通过钢丝绳两端控制，提高关节末端的灵活性和作业范围。

Underactuated universal flexible arm and robot

【技术实现步骤摘要】
欠驱动万向柔性臂及机器人
本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种欠驱动万向柔性臂及一种机器人。
技术介绍
机器人具备细长的结构特征和独特的运动形式，这使得其能够进入狭窄的空间。机器人的环境适应能力十分出众，具备极高的地面稳定性，它可以帮助人类触及未知的工作环境，蛇形机器人被广泛应用于科学探测、救灾和生命探测等领域之中，目前所使用的蛇形机器人驱动关节多，自由度多，导致末端控制精度不高，且运动惯性大定位不精准。
技术实现思路
本专利技术的主要目的是提供一种欠驱动万向柔性臂，旨在解决现有蛇形机器人末端控制精度不高，且运动惯性大定位不精准的问题。为实现上述目的，本专利技术提出的欠驱动万向柔性臂，包括底座、驱动组件、钢丝绳和多个铰接的关节组件；所述驱动组件设置在所述底座上，所述驱动组件通过所述钢丝绳依次串接并驱动各个所述关节组件；所述关节组件包括关节套、万向接头和导向孔，依次串接的各个所述关节组件中的第一个关节组件通过所述万向接头与所述底座连接；相邻两个所述关节组件轴向通过所述万向接头连接，所述关节套周向设置有轴线与所述关节套的轴向平行的导向孔；所述钢丝绳沿环绕各个所述关节套的轴向方向排列有多根，所述钢丝绳中部与所述驱动组件连接，所述钢丝绳两端分别按照关节组件的连接顺序依次穿过各个所述关节组件的其中一所述导向孔，并且所述钢丝绳两端分别与同一个所述关节组件的相对两侧的其中一所述导向孔连接，每个所述关节组件至少与两根交叉设置的所述钢丝绳连接，所述钢丝绳为绷紧状态。优选地，所述驱动组件包括两组或两组以上的电动机和导向轮；所述电动机输出轴与所述导向轮的转轴连接；所述导向轮上设置有多个导向槽，所述钢丝绳中部缠绕在所述导向槽内。优选地，所述导向槽的深度不一，所述导向槽的深度与所述导向槽内缠绕的所述钢丝绳的两端连接的所述关节套的位置对应。优选地，所述底座上还设置有用于引导所述钢丝绳位置的导向组件。优选地，所述导向组件包括导向滑轮，所述导向滑轮上开设有与所述导向滑轮轴线垂直的导向滑槽。优选地，所述导向组件包括导向板，所述导向板上设置开设有多个贯穿所述导向板的导向通孔，用于引导所述钢丝绳的所述导向通孔相互平行。优选地，所述关节组件之间设置有使相邻所述关节套轴线重合的弹性部件，所述弹性部件为弹性体制作的柱体，所述万向接头为双节式万向接头。优选地，多个所述关节套周向上均设置有导向块；所述导向孔开设在所述导向块上；所述导向孔的轴线与所述关节套的轴线平行；所述导向块设置成对设置，成对设置的所述导向块设置在所述关节套的相对两侧，所述钢丝绳的两端分别与成对设置的所述导向块中的一个连接。优选地，每个所述导向块上的所述导向孔设置有多个，所述导向孔的数量不少于与所述底座铰接的所述关节组件的数量。本专利技术还包括一种机器人，所述机器人设置有如权利要求1-9任一所述的欠驱动万向柔性臂。本专利技术的技术方案中，关节组件通过驱动组件通过钢丝绳带动，钢丝绳中部与驱动组件连接，钢丝绳两端按照关节组件的连接顺序依次穿过所述关节组件的所述导向孔，并且钢丝绳两端分别与同一个所述关节组件的相对两侧的导向孔连接，提高关节末端的灵活性和作业范围。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术欠驱动万向柔性臂的结构示意图。图2为本专利技术欠驱动万向柔性臂的关节组件铰接的结构示意图。图3为本专利技术欠驱动万向柔性臂的底座的结构示意图。图4为本专利技术欠驱动万向柔性臂的驱动组件的结构示意图。图5为本专利技术欠驱动万向柔性臂的导向滑轮的结构示意图。图6为本专利技术欠驱动万向柔性臂的底座轴视结构示意图。图7为为本专利技术欠驱动万向柔性臂的关节组件爆炸结构示意图。图8为本专利技术机器人的结构示意图。标号名称标号名称标号名称1底座2驱动组件3钢丝绳4关节组件5关节套6万向接头7导向孔8电动机9导向轮10导向槽11导向滑轮12导向滑槽13导向板14导向通孔15弹性部件16导向块本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，本专利技术实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，在本专利技术中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。请参照图1-图7，本专利技术提出一种欠驱动万向柔性臂，包括底座1、驱动组件2、钢丝绳3和多个铰接的关节组件4；所述驱动组件2设置在所述底座1上，所述驱动组件2通过所述钢丝绳3依次串接并驱动各个所述关节组件4；所述关节组件4包括关节套5、万向接头6和导向孔7，依次串接的各个所述关节组件4中的第一个关节组件4通过所述万向接头6与所述底座1连接；相邻两个所述关节组件4轴向通过所述万向接头6连接，所述关节套5周向设置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种欠驱动万向柔性臂，其特征在于，包括底座、驱动组件、钢丝绳和多个铰接的关节组件；所述驱动组件设置在所述底座上，所述驱动组件通过所述钢丝绳依次串接并驱动各个所述关节组件；所述关节组件包括关节套、万向接头和导向孔，依次串接的各个所述关节组件中的第一个关节组件通过所述万向接头与所述底座连接；相邻两个所述关节组件轴向通过所述万向接头连接，所述关节套周向设置有轴线与所述关节套的轴向平行的导向孔；所述钢丝绳沿环绕各个所述关节套的轴向方向排列有多根，所述钢丝绳中部与所述驱动组件连接，所述钢丝绳两端分别按照关节组件的连接顺序依次穿过各个所述关节组件的其中一所述导向孔，并且所述钢丝绳两端分别与同一个所述关节组件的相对两侧的其中一所述导向孔连接，每个所述关节组件至少与两根交叉设置的所述钢丝绳连接，所述钢丝绳为绷紧状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种欠驱动万向柔性臂，其特征在于，包括底座、驱动组件、钢丝绳和多个铰接的关节组件；所述驱动组件设置在所述底座上，所述驱动组件通过所述钢丝绳依次串接并驱动各个所述关节组件；所述关节组件包括关节套、万向接头和导向孔，依次串接的各个所述关节组件中的第一个关节组件通过所述万向接头与所述底座连接；相邻两个所述关节组件轴向通过所述万向接头连接，所述关节套周向设置有轴线与所述关节套的轴向平行的导向孔；所述钢丝绳沿环绕各个所述关节套的轴向方向排列有多根，所述钢丝绳中部与所述驱动组件连接，所述钢丝绳两端分别按照关节组件的连接顺序依次穿过各个所述关节组件的其中一所述导向孔，并且所述钢丝绳两端分别与同一个所述关节组件的相对两侧的其中一所述导向孔连接，每个所述关节组件至少与两根交叉设置的所述钢丝绳连接，所述钢丝绳为绷紧状态。


2.如权利要求1所述的欠驱动万向柔性臂，其特征在于，所述驱动组件包括两组或两组以上的电动机和导向轮；所述电动机输出轴与所述导向轮的转轴连接；所述导向轮上设置有多个导向槽，所述钢丝绳中部缠绕在所述导向槽内。


3.如权利要求2所述的欠驱动万向柔性臂，其特征在于，所述导向槽的深度不一，所述导向槽的深度与所述导向槽内缠绕的所述钢丝绳的两端连接的所述关节套的位置对应。


4.如权利要求1所述的欠驱动万向柔性臂，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：许都，陆新江，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43