一种避免松弛式丝驱动机器人制造技术

一种避免松弛式丝驱动机器人，其每两个间隔盘之间，最上方的间隔盘下方设有所述线套，最下方的间隔盘上方设有所述线套，其余间隔盘上下方均设置有所述线套，上方间隔盘下方的线套与下方间隔盘上方线套之间的距离定义为h；初始未弯曲状态时，第一牵引丝与第四牵引丝相对于间隔盘中心对称，第一牵引丝与第四牵引丝之间的距离定义为a；弯曲状态时，每两个间隔盘之间，上方间隔盘相对于下方间隔盘的转动角度为θ。

【技术实现步骤摘要】
一种避免松弛式丝驱动机器人
本专利技术涉及机器人领域，具体涉及一种避免松弛式丝驱动机器人。
技术介绍
蛇形臂机器人因可以实现多自由度弯曲运动，且可在受限制的环境下能够灵活运动，广泛应用于维修检测，医疗等领域。蛇形臂机器人的驱动方式主要包括丝驱动、气动肌肉驱动以及形状记忆合金驱动，由于丝驱动方式可使得蛇形臂机器人占用空间小、低运动惯量等显著优点，被广泛应用于蛇形臂机器人设计中。近年来，国内外研究学者相继提出许多构型迥异的丝驱动蛇形臂机器人，其一般由驱动装置和若干个相同的转动关节组成。现有的转动关节按自由度数量分为单自由度转动关节(刚性铰链关节、柔性板以及柱面滚动关节)和两自由度转动关节(球铰链关节或万向节、柔性中心杆和球面滚动关节)。现有技术丝驱动蛇形臂机器人的不足如下：1、现有技术的丝驱动蛇形臂机器人，由于结构复杂，没有足够空间设置中空通道，实现流体运输。2、现有技术的丝驱动蛇形臂机器人，关节转动中心通常处于关节的对称位置，这会使得丝驱动蛇形臂机器人在弯曲运动、或当驱动位置不变，且有外部横向力作用时丝通常会发生松弛现象。3、现有技术的长距离喷射结构，或者喷射方向单一，或者驱动结构复杂，喷射头附近并没有足够的空间与支撑以供设置复杂的喷头方向调整装置。4、现有技术的喷射结构，只能实现一个自由度的喷射，比如平行喷射头的方向喷射，或者旋转喷洒，而不能实现两个自由度方向的喷射。5、现有技术的旋转盘之间的结合，只能实现两者相对运动，无法实现两者结合运动。6、现有技术中对于与机器臂配合的喷射结构而言，由于空间受限，难以设置额外的驱动结构实现更复杂的功能。7、现有技术的丝驱动，牵引丝延伸缩回过程中容易发生松弛，尚未有好的解决办法。
技术实现思路
为了克服上述问题，本专利技术提出同时解决上述多种问题的方案。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种避免松弛式丝驱动机器人，包括：第一减速电机、第二减速电机、第三减速电机、第四减速电机、驱动块外壳、间隔盘、空间连杆、弹簧装置、第一牵引丝、第二牵引丝、第三牵引丝、第四牵引丝、阀、旋转电机、主动轮、传动带、从动环、内牵引丝、摆杆、转动盘、固定盘、软管、摄像头；其中，所述固定盘内设有入流通道、空腔，所述转动盘内设有喷射通道、喷洒通道、喷洒口，所述喷洒通道与喷洒口连通，所述转动盘上设有喷头，所述转动盘下方设有连接柱，连接柱下方设有连接盘，所述转动盘下方设有圆柱，所述空腔下壁设有限位半环，所述圆柱与连接盘位于所述空腔内，所述圆柱的中心线与所述转动盘的中心线不重合；所述空间连杆包括主体与主体上下方的挂耳，所述间隔盘上设置有线套；所述驱动块外壳内设置有第一至第四减速电机，第一至第四减速电机均连接有丝盘，四个丝盘对应连接第一至第四牵引丝，所述驱动块外壳上方连接有多个间隔盘，每两个间隔盘之间设置有两个所述空间连杆，两个空间连杆分为第一空间连杆与第二空间连杆，每个挂耳上设有圆孔，最上方的间隔盘下方设有挂环，最下方的间隔盘上方设有挂环，其余间隔盘上下方均设置有挂环，所述第一空间连杆与第二空间连杆上方的挂耳的圆孔中心线对齐，所述第一空间连杆与第二空间连杆下方的挂耳的圆孔中心线对齐，所述挂环与所述圆孔通过枢轴连接；第一至第四牵引丝穿过所述线套，第一至第四牵引丝的上端均连接在最上方间隔盘的线套内；最上方的间隔盘上方设有所述摄像头；在所述间隔盘上，所述线套的高度与所述挂环圆孔中心线距所述间隔盘边缘的高度保持一致；所述驱动块外壳内还设置有所述阀，所述阀的外壳上端环绕有所述从动环，所述从动环与所述主动轮之间通过所述传动带传动，所述主动轮由所述旋转电机驱动，所述从动环上设有线盘，所述线盘上缠绕有所述内牵引丝，每个间隔盘中都设有中心孔，所述中心孔中穿设有所述软管，所述软管沿着所述间隔盘叠加的方向延伸，所述软管上端设有所述固定盘，所述固定盘转动连接在最上方的间隔盘的上表面，所述转动盘设置在所述固定盘的上方；所述转动盘外缘设有所述摆杆，所述内牵引丝连接在所述摆杆上，所述喷射通道、所述喷洒通道的中心与所述转动盘的中心距离相同，所述转动盘相对固定盘旋转时，入流通道与喷射通道、喷洒通道依次连通，所述圆柱与所述空腔的下表面抵接，所述圆柱可滑动抵接或脱离所述限位半环；所述喷射通道贯穿所述转动盘，所述喷洒通道未贯穿所述转动盘；最上方的间隔盘下方设有所述线套，最下方的间隔盘上方设有所述线套，其余间隔盘上下方均设置有所述线套，始未弯曲位置每两个间隔盘之间上方间隔盘下方线套下表面与下方间隔盘上方线套上表面之间的高度差定义为h；初始未弯曲状态时，第一牵引丝与第四牵引丝相对于间隔盘中心对称，第一牵引丝与第四牵引丝之间的距离定义为a；弯曲状态时，每两个间隔盘之间，上方间隔盘相对于下方间隔盘的转动角度为θ；第四牵引丝与下方间隔盘上方线套的上表面的交点定义为D点，间隔盘中心线与上方间隔盘的下方线套的下表面的交点定义为Oi+1点，间隔盘中心线与下方间隔盘的上方线套的上表面的交点定义为Oi点；则弯曲状态时，左侧第一牵引丝的长度变化量Δll与右侧第四牵引丝的长度变化量Δlr满足如下条件：其中∠DOi+1Oi＝arctan(a/2h)，当a给定数值时，选取θ为20度，h的选取满足如下条件：Δlr+Δll＞0。进一步的，所述软管上端通过接头连接所述固定盘。进一步的，所述内牵引丝通过卷簧与所述线盘连接。进一步的，所述主体横截面为弧面。进一步的，所述挂耳外表面包括圆弧面。进一步的，所述弹簧装置设置在每两个间隔盘之间。进一步的，每两个间隔盘之间的弹簧装置数量为二。进一步的，第一至第四减速电机沿圆周均匀分布。进一步的，所述驱动块外壳外形为立方体。进一步的，每个空间连杆上方圆孔的轴线垂直于下方圆孔的轴线所在的竖直面。本专利技术的有益效果是：每个转动关节可实现两自由度转动且转动中心不再处于关节的对称位置，在转动过程中两转动副轴线始终保持异面垂直。该蛇形臂机器人在弯曲运动、或受到外部横向力作用时，可保证牵引丝不会出现松弛。此外，本专利技术可作为一个模块进行叠加，使其具有更多的自由度数量，更有利于在复杂的受限环境下灵活运动，且本专利技术具有中空通道结构，以便于运输检测、喷涂等工具。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本专利技术直线构型结构示意图图2本专利技术任意方向弯曲构型结构示意图图3本专利技术中的单个转动关节结构轴侧视图图4本专利技术中的连杆结构轴侧视图图5本专利技术整体立体图图6本专利技术喷射喷洒结构示意图图7本专利技术转动盘结构示意图图8本专利技术固定盘结构示意图图9本专利技术在转动弯曲时避免丝松弛原理分析图图中，附图标记如下：101-第一减速电机，102-第二减速电机，103-第三减速电机，104-第四减速电机，1-驱动块外壳，2-间隔盘，3-空间连杆，4-弹簧装置，5-第一牵引丝，6-第二牵本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种避免松弛式丝驱动机器人，其特征在于，包括：所述第一减速电机(101)、所述第二减速电机(102)、第三减速电机(103)、第四减速电机(104)、驱动块外壳(1)、间隔盘(2)、空间连杆(3)、弹簧装置(4)、第一牵引丝(5)、第二牵引丝(6)、第三牵引丝(7)、第四牵引丝(8)、阀(9)、旋转电机(10)、主动轮(11)、传动带(12)、从动环(13)、内牵引丝(14)、摆杆(15)、转动盘(16)、固定盘(17)、软管(32)、摄像头；其中，所述固定盘(17)内设有入流通道(18)、空腔(26)，所述转动盘(16)内设有喷射通道(19)、喷洒通道(20)、喷洒口(21)，所述喷洒通道(20)与喷洒口(21)连通，所述转动盘(16)上设有喷头(22)，所述转动盘(16)下方设有连接柱(23)，连接柱(23)下方设有连接盘(24)，所述转动盘(16)下方设有圆柱(25)，所述空腔(26)下壁设有限位半环(27)，所述圆柱(25)与连接盘(24)位于所述空腔(26)内，所述圆柱(25)的中心线与所述转动盘(16)的中心线不重合；所述空间连杆(3)包括主体(31)与主体上下方的挂耳(30)，所述间隔盘(2)上设置有线套(29)；/n所述驱动块外壳(1)内设置有第一至第四减速电机，第一至第四减速电机均连接有丝盘，四个丝盘对应连接第一至第四牵引丝，所述驱动块外壳(1)上方连接有多个间隔盘(2)，每两个间隔盘(2)之间设置有两个所述空间连杆(3)，两个空间连杆(3)分为第一空间连杆与第二空间连杆，每个挂耳(30)上设有圆孔，最上方的间隔盘(2)下方设有挂环(28)，最下方的间隔盘(2)上方设有挂环(28)，其余间隔盘(2)上下方均设置有挂环(28)，所述第一空间连杆与第二空间连杆上方的挂耳(30)的圆孔中心线对齐，所述第一空间连杆与第二空间连杆下方的挂耳(30)的圆孔中心线对齐，所述挂环(28)与所述圆孔通过枢轴连接；第一至第四牵引丝穿过所述线套(29)，第一至第四牵引丝的上端均连接在最上方间隔盘的线套(29)内；最上方的间隔盘(2)上方设有所述摄像头；/n所述驱动块外壳(1)内还设置有所述阀(9)，所述阀(9)的外壳上端环绕有所述从动环(13)，所述从动环(13)与所述主动轮(11)之间通过所述传动带(12)传动，所述主动轮(11)由所述旋转电机(10)驱动，所述从动环(13)上设有线盘，所述线盘上缠绕有所述内牵引丝(14)，每个间隔盘(2)中都设有中心孔，所述中心孔中穿设有所述软管(32)，所述软管(32)沿着所述间隔盘(2)叠加的方向延伸，所述软管(32)上端设有所述固定盘(17)，所述固定盘(17)转动连接在最上方的间隔盘(2)的上表面，所述转动盘(16)设置在所述固定盘(17)的上方；/n所述转动盘(16)外缘设有所述摆杆(15)，所述内牵引丝(14)连接在所述摆杆(15)上，所述喷射通道(19)、所述喷洒通道(20)的中心与所述转动盘(16)的中心距离相同，所述转动盘(16)相对固定盘(17)旋转时，入流通道(18)与喷射通道(19)、喷洒通道(20)依次连通，所述圆柱(25)与所述空腔(26)的下表面抵接，所述圆柱(25)可滑动抵接或脱离所述限位半环(27)；所述喷射通道(19)贯穿所述转动盘(16)，所述喷洒通道(20)未贯穿所述转动盘(16)；/n最上方的间隔盘(2)下方设有所述线套(29)，最下方的间隔盘(2)上方设有所述线套(29)，其余间隔盘(2)上下方均设置有所述线套(29)，初始未弯曲位置每两个间隔盘(2)之间上方间隔盘下方线套(29)下表面与下方间隔盘上方线套(29)上表面之间的高度差定义为h；初始未弯曲状态时，第一牵引丝(5)与第四牵引丝(8)相对于间隔盘(2)中心对称，第一牵引丝(5)与第四牵引丝(8)之间的距离定义为a；弯曲状态时，每两个间隔盘(2)之间，上方间隔盘相对于下方间隔盘的转动角度为θ；第四牵引丝(8)与下方间隔盘上方线套(29)的上表面的交点定义为D点，间隔盘(2)中心线与上方间隔盘的下方线套(29)的下表面的交点定义为O...

【技术特征摘要】
1.一种避免松弛式丝驱动机器人，其特征在于，包括：所述第一减速电机(101)、所述第二减速电机(102)、第三减速电机(103)、第四减速电机(104)、驱动块外壳(1)、间隔盘(2)、空间连杆(3)、弹簧装置(4)、第一牵引丝(5)、第二牵引丝(6)、第三牵引丝(7)、第四牵引丝(8)、阀(9)、旋转电机(10)、主动轮(11)、传动带(12)、从动环(13)、内牵引丝(14)、摆杆(15)、转动盘(16)、固定盘(17)、软管(32)、摄像头；其中，所述固定盘(17)内设有入流通道(18)、空腔(26)，所述转动盘(16)内设有喷射通道(19)、喷洒通道(20)、喷洒口(21)，所述喷洒通道(20)与喷洒口(21)连通，所述转动盘(16)上设有喷头(22)，所述转动盘(16)下方设有连接柱(23)，连接柱(23)下方设有连接盘(24)，所述转动盘(16)下方设有圆柱(25)，所述空腔(26)下壁设有限位半环(27)，所述圆柱(25)与连接盘(24)位于所述空腔(26)内，所述圆柱(25)的中心线与所述转动盘(16)的中心线不重合；所述空间连杆(3)包括主体(31)与主体上下方的挂耳(30)，所述间隔盘(2)上设置有线套(29)；
所述驱动块外壳(1)内设置有第一至第四减速电机，第一至第四减速电机均连接有丝盘，四个丝盘对应连接第一至第四牵引丝，所述驱动块外壳(1)上方连接有多个间隔盘(2)，每两个间隔盘(2)之间设置有两个所述空间连杆(3)，两个空间连杆(3)分为第一空间连杆与第二空间连杆，每个挂耳(30)上设有圆孔，最上方的间隔盘(2)下方设有挂环(28)，最下方的间隔盘(2)上方设有挂环(28)，其余间隔盘(2)上下方均设置有挂环(28)，所述第一空间连杆与第二空间连杆上方的挂耳(30)的圆孔中心线对齐，所述第一空间连杆与第二空间连杆下方的挂耳(30)的圆孔中心线对齐，所述挂环(28)与所述圆孔通过枢轴连接；第一至第四牵引丝穿过所述线套(29)，第一至第四牵引丝的上端均连接在最上方间隔盘的线套(29)内；最上方的间隔盘(2)上方设有所述摄像头；
所述驱动块外壳(1)内还设置有所述阀(9)，所述阀(9)的外壳上端环绕有所述从动环(13)，所述从动环(13)与所述主动轮(11)之间通过所述传动带(12)传动，所述主动轮(11)由所述旋转电机(10)驱动，所述从动环(13)上设有线盘，所述线盘上缠绕有所述内牵引丝(14)，每个间隔盘(2)中都设有中心孔，所述中心孔中穿设有所述软管(32)，所述软管(32)沿着所述间隔盘(2)叠加的方向延伸，所述软管(32)上端设有所述固定盘(17)，所述固定盘(17)转动连接在最上方的间隔盘(2)的上表面，所述转动盘(16)设置在所述固定盘(17)的上方；
所述转动盘(16)外缘设有所述摆杆(15)，所述内牵引丝(14)连接在所述摆杆(15)上，所述喷射通道(19)、所述喷洒通道(20)的中心与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄龙，刘北，胡波，尹来容，徐晓强，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43