本发明专利技术为一种蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人，该蛇形臂连接结构包括多个伺服油缸，各伺服油缸均设置于蛇形机械臂中相邻两关节段之间，且各伺服油缸沿关节段的周向分布，各伺服油缸的两端分别通过球铰结构与对应的关节段铰接。本发明专利技术解决了机械臂灵活度低，对复杂地形适应能力差的技术问题。对复杂地形适应能力差的技术问题。对复杂地形适应能力差的技术问题。
【技术实现步骤摘要】
蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人
[0001]本专利技术涉及机械自动化产品
，尤其涉及一种蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人。
技术介绍
[0002]在自动化生产、加工过程中经常需要使用机械臂来完成一些工作，常见的机械臂包括以下几种方式：第一种是采用X/Y/Z三轴运行机构，即该机械臂安装在一个X/Y/Z三轴叠加运行的平台上，通过该平台在X/Y/Z方向上的运行，带动机械臂实现在三维空间中的运行；第二种是在上述第一种基础上增加旋转机构，以增加一个旋转方向上的运行；第三种是采用连杆机构，即该机械臂采用多连杆枢接，通过控制连杆的伸缩从而控制机械臂在各个方向上的运行。另外，还可将上述几种模式相互结合，组合形成多用途机械臂。但是上述机械臂存在一个最大的问题就是，机械臂自身难以实现任意角度的弯曲，虽然通过连杆机构可以实现一定的弯曲功能，但是这种机构仅仅适用于较大的机械臂，对于一些体积较小的精密产品而言，连杆机构的结构复杂，难以适应。
[0003]尤其是在隧道掘进机对隧道进行掘进作业时，位于掘进机前面的大粒径石块(孤石、卵石以及泥饼等)必须进行粉碎或者移除处理，否则不仅将影响正常的掘进速率，而且会对掘进机本体造成极大的损害。此时，往往需要一种结构简单、连接稳定、体积小且灵活度高的机械臂在隧道内狭小、恶劣的环境中进行碎石以及清理作业。目前虽然已有可通过伺服电机进行控制的拉锁式蛇形臂机器人，但其存在转角范围小、灵活度较低的缺点，对复杂地形的适应能力较差。
[0004]针对相关技术中机械臂灵活度低，对复杂地形适应能力差的问题，目前尚未给出有效的解决方案。
[0005]由此，本专利技术人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人，以克服现有技术的缺陷。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的在于提供一种蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人，相邻两关节段之间通过球铰万向节以及多个伺服油缸铰接，保证相邻两关节段之间具有较大的转向范围，进而保证蛇形臂整体具有良好的柔性和灵活度，使得蛇形臂能够伸入至隧道等狭小、恶劣的空间中进行作业，大大提高蛇形臂对复杂地形的适应能力。
[0007]本专利技术的另一目的在于提供一种蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人，能够用于对隧道内位于隧道掘进机前方的掘进情况进行实时检测，及时发现大颗粒石块(孤石、卵石以及泥饼等)的位置，并对石块进行切割、清洗处理，清理效果进行可视化观察，避免石块对掘进机造成损害，可满足工程多样化、地域差异性较强的作业需求，有效提高掘进效率，保证对隧道掘进的顺利进行。
[0008]本专利技术的目的可采用下列技术方案来实现：
[0009]本专利技术提供了一种蛇形臂连接结构，所述蛇形臂连接结构包括多个伺服油缸，其中：
[0010]各所述伺服油缸均设置于所述蛇形机械臂中相邻两关节段之间，且各所述伺服油缸沿所述关节段的周向分布，各所述伺服油缸的两端分别通过球铰结构与对应的所述关节段铰接。
[0011]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述伺服油缸上设置有位置传感器。
[0012]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述蛇形臂连接结构还包括两个基座，所述基座为板状结构，两所述基座的一侧端面分别与对应的所述关节段的端部连接，各所述伺服油缸的两端分别铰接于对应的所述基座的另一端面上。
[0013]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述蛇形臂连接结构还包括球铰万向节，所述球铰万向节设置于相邻两所述关节段之间，且所述球铰万向节的两端分别与对应的所述基座连接。
[0014]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述球铰万向节位于两所述基座的中间位置，各所述伺服油缸围绕所述球铰万向节设置，各所述伺服油缸的两端分别与对应的所述基座的边缘铰接。
[0015]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述蛇形臂连接结构还包括控制所述伺服油缸动作的供油管路和回油管路，所述伺服油缸上设置有进油口和回油口，所述供油管路与所述进油口连接，所述回油管路与所述回油口连接。
[0016]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述关节段为两端开口的筒状结构，且所述基座上开设有多个通孔，所述供油管路和所述回油管路均穿过所述关节段以及所述基座上的所述通孔并与所述伺服油缸连接。
[0017]在本专利技术的一较佳实施方式中，相邻两所述关节段之间设置所述伺服油缸的数量为三个。
[0018]本专利技术提供了一种串并联耦合控制的蛇形臂机器人，所述串并联耦合控制的蛇形臂机器人包括蛇形臂主体，所述蛇形臂主体包括多个关节段以及上述的蛇形臂连接结构，各相邻两所述关节段之间分别通过所述蛇形臂连接结构能活动地连接。
[0019]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述串并联耦合控制的蛇形臂机器人还包括对所述蛇形臂主体的动作形态进行控制的人仓，所述人仓的内部设置有多个泵站，各所述泵站的出油口分别与对应的供油管路连接，各所述泵站的回油口分别与对应的回油管路连接，且各所述供油管路上和各所述回油管路上分别设置有伺服阀。
[0020]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述蛇形臂主体的一端与所述人仓连接，所述蛇形臂主体的另一端设置有执行端头，所述执行端头上设置有高压喷嘴和摄像头；
[0021]所述人仓的内部还设置有控制器，所述控制器的信号接收端分别与所述摄像头的信号输出端和所述蛇形臂主体上的位置传感器的信号输出端电性连接，所述控制器的信号输出端分别与各所述泵站的控制端、各所述伺服阀的控制端和所述高压喷嘴的控制端电性连接。
[0022]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述执行端头上设置有多个平衡喷嘴，各所述平衡喷嘴围绕所述高压喷嘴均匀分布。
[0023]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述执行端头上设置有支架，所述高压喷嘴和各
所述平衡喷嘴均设置于所述支架上，所述高压喷嘴与所述摄像头在所述蛇形臂主体的轴向相错开。
[0024]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述执行端头上位于所述摄像头与所述高压喷嘴之间设置有板状的气帘。
[0025]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述蛇形臂主体的内部设置有供水管路，所述供水管路的一端位于所述人仓内并与高压水源连接，所述供水管路的另一端穿过各所述关节段以及各基座上的通孔并与所述高压喷嘴连接。
[0026]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述串并联耦合控制的蛇形臂机器人还包括照明灯，所述照明灯设置于所述执行端头上，所述照明灯的控制端与所述控制器的信号输出端电性连接。
[0027]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述串并联耦合控制的蛇形臂机器人还包括对所述蛇形臂主体起到防护作用的护罩，所述护罩为两端开口的柔性管体，所述护罩密封套设于所述蛇形臂主体的外侧。
[0028]在本专利技术的一较佳实施方式中，所述人仓的外壁上设置有法兰盘，所述护罩的一端与所述法兰盘密封连接，所述护罩的另一端与所述执行端头密封连接。
[0029]由上所述，本专利技术的蛇形臂连接结构及串并联耦合控制的蛇形臂机器人的特点及优点本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种蛇形臂连接结构，其特征在于，所述蛇形臂连接结构包括多个伺服油缸(2)，其中：各所述伺服油缸(2)均设置于所述蛇形机械臂中相邻两关节段(1)之间，且各所述伺服油缸(2)沿所述关节段(1)的周向分布，各所述伺服油缸(2)的两端分别通过球铰结构与对应的所述关节段(1)铰接。2.如权利要求1所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，所述伺服油缸(2)上设置有位置传感器(15)。3.如权利要求1所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，所述蛇形臂连接结构还包括两个基座(4)，所述基座(4)为板状结构，两所述基座(4)的一侧端面分别与对应的所述关节段(1)的端部连接，各所述伺服油缸(2)的两端分别铰接于对应的所述基座(4)的另一端面上。4.如权利要求3所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，所述蛇形臂连接结构还包括球铰万向节(3)，所述球铰万向节(3)设置于相邻两所述关节段(1)之间，且所述球铰万向节(3)的两端分别与对应的所述基座(4)连接。5.如权利要求4所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，所述球铰万向节(3)位于两所述基座(4)的中间位置，各所述伺服油缸(2)围绕所述球铰万向节(3)设置，各所述伺服油缸(2)的两端分别与对应的所述基座(4)的边缘铰接。6.如权利要求3所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，所述蛇形臂连接结构还包括控制所述伺服油缸(2)动作的供油管路和回油管路，所述伺服油缸(2)上设置有进油口(201)和回油口(202)，所述供油管路与所述进油口(201)连接，所述回油管路与所述回油口(202)连接。7.如权利要求6所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，所述关节段(1)为两端开口的筒状结构，且所述基座(4)上开设有多个通孔(401)，所述供油管路和所述回油管路均穿过所述关节段(1)以及所述基座(4)上的所述通孔(401)并与所述伺服油缸(2)连接。8.如权利要求1所述的蛇形臂连接结构，其特征在于，相邻两所述关节段(1)之间设置所述伺服油缸(2)的数量为三个。9.一种串并联耦合控制的蛇形臂机器人，其特征在于，所述串并联耦合控制的蛇形臂机器人包括蛇形臂主体(100)，所述蛇形臂主体(100)包括多个关节段(1)以及权利要求1至8中任意一项所述的蛇形臂连接结构，各相邻两所述关节段(1)之间分别通过所述蛇形臂连接结构能活动地连接。10.如权利要求9所述的串并联耦合控制的蛇形臂机器人，其特征在于，所述串并联耦合控制的蛇形臂机器人还包括对所述蛇形臂主体(100)的动作形态进行控制的人仓(16)，所述人仓(16)的内部设置有多个泵站(13)，各所述泵站(13)的出油口分别与对应的供油管路连接，各所述泵站(13)的...
【专利技术属性】
技术研发人员：许顺海，刘尚，庞文卓，孙志洪，王一博，任中永，马魁，李泽魁，白林迎，邹振保，李澍达，呼瑞红，
申请(专利权)人：中铁工程装备集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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