一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂制造技术

技术编号:29220226 阅读:21 留言:0更新日期:2021-07-10 00:59
本发明专利技术公开了一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂,包括内部骨架、若干节首尾耦合的气动肌肉和喷头安装模块,所述内部骨架贯穿各气动肌肉;所述内部骨架由若干轴节首尾活动连接组成,所述内部骨架上设置有用于测量内部骨架角度位移信息的角度传感器;所述轴节包括伸缩轴节,所述伸缩轴节上设置有用于测量内部骨架线位移信息的位移传感器;所述气动肌肉包括若干环绕内部骨架布置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖,所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔;所述喷头安装模块固定在最外侧的端盖上。本发明专利技术可实现机械臂的精准控制,且能很容易获取机械臂姿态。且能很容易获取机械臂姿态。且能很容易获取机械臂姿态。

【技术实现步骤摘要】
一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂


[0001]本专利技术涉及机器人
,具体涉及一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂。

技术介绍

[0002]近年来,随着材料技术的发展与快速成型技术的发展,在全世界范围内,研究人员对软体机器人的研究愈发火热。对于软体机器人的设计灵感,最初是源自于对自然界那些软体生物的模仿。其中,对于象鼻、章鱼触手等结构的模仿设计出来的机械臂式软体机器人最为广泛,因为这种结构不仅能够适应复杂狭窄的环境,而且还可以进行柔顺、安全的目标抓持与操作任务,是软体机器人目前热门研究方向之一。
[0003]软体机械臂在工业生产、宇航作业、助老助残、医疗康复、微创手术、复杂环境搜索与探测等领域具有广阔的应用前景,近年来引起国内外学者和研究机构的广泛关注。软体机械臂作业时需要弯曲、扭转、延伸、接触及对象操作,具有高柔性和大变形能力,其驱动方式一般采用具有大变形能力的材料作为驱动源或驱动介质例如:空气、绳线、以及形状记忆合金(SMA)等特殊材料。
[0004]本专利技术采用气动人工肌肉的驱动方式,气动人工肌肉是一种外套编织网的弹性橡胶密封结构,通过改变编织网绕线方向,在通入气压后驱动器单元可以实现伸长和缩短。软体机器人的发展同时也面临着很多困难和挑战:新的仿生结构和智能材料对加工工艺提出了更高的要求,如何高效快速地加工出符合特定需求的本体结构是一个急需解决的难题。
[0005]可变形和高度的柔顺性使得传统的传感器如编码器、电位计和刚性力触觉传感器等很难集成到软体机器人上,因此如软体机器人普遍存在的问题就是:控制精度低、姿态获取困难、末端负载力小等运用局限。软体机械臂的发展涉及仿生学,软材料科学和机器人学等学科,目前在柔性材料、机器人建模与仿真、传感与控制、多学科交叉应用等方向也面临诸多挑战。
[0006]公告号为CN108943010B的专利说明书中公开了一种气控型刚柔耦合模块化软体机械臂,包括用于通过对内腔进行单向充气或放气控制以控制机械臂运动的气囊结构,气囊结构包括至少一个气囊模块,气囊模块采用沿周向排布的多个气囊体组合构成,气囊模块上设有用于沿径向拉结气囊模块的所述气囊体的固定结构,多个固定结构沿气囊模块轴向间隔排布,用于提高机械臂的负载能力并使所述气囊模块的所有气囊体相互做耦合运动。此方案最大的缺点在于机械臂主体为气囊结构,整个机械臂的结构强度较低,同时控制精度低、姿态获取困难。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂,可实现机械臂的精准控制,且能很容易获取机械臂姿态。
[0008]一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂,包括内部骨架、若干节首尾耦
合的气动肌肉和喷头安装模块,所述内部骨架贯穿各气动肌肉;
[0009]内部骨架由若干轴节首尾活动连接组成,内部骨架上设置有用于测量内部骨架角度位移信息的角度传感器;所述轴节包括伸缩轴节,所述伸缩轴节上设置有用于测量内部骨架线位移信息的位移传感器;
[0010]所述气动肌肉包括若干环绕内部骨架布置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖,所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔;所述喷头安装模块固定在最外侧的端盖上。
[0011]本专利技术通过在内部骨架上设置角度传感器和位移传感器来获取骨架轴向转动角度和伸长量,以实现对机械臂的精准控制及姿态的获取;同时采用多节气动肌肉首尾耦合,且每节气动肌肉均可独立控制,通过改变输入到气动肌肉的气压可以控制任一节朝任一个方向运动,提高了机械臂整体的灵活性。
[0012]作为优选,所述喷头安装模块包括安装座和固定块,所述固定块上设置有用于固定消毒喷管、孔口分别位于固定块侧面和顶面的90
°
通孔。90
°
通孔设计为消毒喷管提供轴向和法向的固定。
[0013]作为优选,所述伸缩轴节包括外轴节和套于外轴节内且能轴向活动的内轴节,所述伸缩轴节的内轴节与相邻伸缩轴节的外轴节活动连接,所述位移传感器设置在内轴节内;内轴节和外轴节可相对移动,提高了机械臂的可伸缩性。
[0014]所述内部骨架还包括端轴节,其中一个端轴节与相邻伸缩轴节的外轴节活动连接,另一个端轴节与相邻伸缩轴节的内轴节活动连接;两端轴节固定在对应的端盖上。
[0015]作为优选,所述端轴节、外轴节和内轴节用于彼此间连接的端部上均设置有万向节叉,相互配合的万向节叉通过万向节销活动连接,所述角度传感器安装在万向节销上。
[0016]作为优选,所述内轴节包括伸缩杆,所述伸缩杆伸入外轴节内的端部上设置有凸台,所述外轴节内壁上设置有防止凸台滑出的台阶。该设计可以防止内轴节滑出。
[0017]作为优选,所述气动肌肉的密封端盖与相邻气动肌肉的进气端盖相连接,且相连的密封端盖与进气端盖之间留有用于充气管伸入的间隙。
[0018]进一步优选,相连接的密封端盖与进气端盖通过卡扣或扎带连接。
[0019]作为优选,所述消毒机械臂包括三节气动肌肉耦合而成,每个所述气动肌肉包括六个呈正六边形分布的气管。
[0020]进一步优选,相邻气管通过缝合线缝合固定。
[0021]作为优选,所述密封端盖和进气端盖上均设置有伸入对应气管内对气管进行固定的锁柱,所述进气孔贯穿进气端盖上的锁柱。
[0022]本专利技术的有益效果:
[0023](1)通过在内部骨架上设置角度传感器和位移传感器来获取骨架轴向转动角度和伸长量,以实现对机械臂的精准控制及姿态的获取。
[0024](2)本专利技术采用多节气动肌肉首尾耦合,且每节气动肌肉均可独立控制,通过改变输入到气动肌肉的气压可以控制任一节朝任一个方向运动,提高了机械臂整体的灵活性。
[0025](3)气动肌肉内部贯穿设置内部骨架,能保持运动操作过程中的刚度,提高了机械臂整体的结构强度。
附图说明
[0026]图1为本专利技术的结构示意图;
[0027]图2为本专利技术的结构示意图(隐去一侧气管);
[0028]图3为刚性骨架连接结构的示意图;
[0029]图4为伸缩轴节的爆炸结构示意图;
[0030]图5为端轴节的结构示意图;
[0031]图6为万向节销的结构示意图;
[0032]图7为喷头安装模块的结构示意图;
[0033]图8为进气端盖的结构示意图;
[0034]图9为密封端盖的结构示意图;
[0035]图10为角度传感器的结构示意图;
[0036]图11为位移传感器的结构示意图。
具体实施方式
[0037]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做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。
[003本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂,其特征在于:包括内部骨架、若干节首尾耦合的气动肌肉和喷头安装模块,所述内部骨架贯穿各气动肌肉;内部骨架由若干轴节首尾活动连接组成,内部骨架上设置有用于测量内部骨架角度位移信息的角度传感器;所述轴节包括伸缩轴节,所述伸缩轴节上设置有用于测量内部骨架线位移信息的位移传感器;所述气动肌肉包括若干环绕内部骨架布置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖,所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔;所述喷头安装模块固定在最外侧的端盖上。2.根据权利要求1所述的仿生软体消毒机械臂,其特征在于:所述喷头安装模块包括安装座和固定块,所述固定块上设置有用于固定消毒喷管、孔口分别位于固定块侧面和顶面的90
°
通孔。3.根据权利要求1所述的仿生软体消毒机械臂,其特征在于:所述伸缩轴节包括外轴节和套于外轴节内且能轴向活动的内轴节,所述伸缩轴节的内轴节与相邻伸缩轴节的外轴节活动连接,所述位移传感器设置在内轴节内;所述内部骨架还包括端轴节,其中一个端轴节与相邻伸缩轴节的外轴节活动连接,另一个端轴节与相邻伸缩轴节的内轴节活动连接;两端轴节固定在对应的端盖上。...

【专利技术属性】
技术研发人员:邱智伟王文彪鲍官军
申请(专利权)人:浙江工业大学
类型:发明
国别省市:

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