一种蛇形臂制造技术

本实用新型专利技术公开了一种蛇形臂，蛇形臂机构由蛇形臂控制箱、后肘、前肘、腕部构成。蛇形臂控制箱的前侧面安装有蛇形臂；后肘和前肘均由多个连杆串接而成，后肘内相邻连杆之间通过第一旋转关节活动连接，前肘内相邻连杆之间通过第二旋转关节活动连接，后肘末端的连杆和前肘始端的连杆之间通过第二旋转关节衔接，前肘和后肘的旋转关节的转动方向正交，通过不同电机的联动控制拉索的拉紧和放松，可使蛇形臂完成空间内任意位置的精准定点。空间内任意位置的精准定点。空间内任意位置的精准定点。

【技术实现步骤摘要】
一种蛇形臂


[0001]本技术涉及机器人
，具体涉及一种蛇形臂。

技术介绍

[0002]现有的柔性臂的技术方案有CN107322583B公布的蛇形臂、CN106926223A公布的一种蛇形机器人，以上方案中虽然蛇形臂采用万向节方式连接各个关节，蛇形臂足够灵巧，但存在以下问题：1.每个关节均需要四根拉索通过不同的牵引机构控制，控制机构多，控制方式复杂，虽然可以借助计算机技术实现蛇形臂的灵巧控制，但明显不适用于农用机械领域，借助计算机技术实现蛇形臂的控制无疑大幅增加设备的造价，在无计算机的协助下农民无法分析判断不同牵引机构对蛇形臂曲展方向的影响，难以控制蛇形臂避开树枝、树叶，实现对果实的精准喷雾；2.若通过少量的拉索，如四根拉索控制整个蛇形臂的动作，在使蛇形臂抬高时由于关节之间没有弹簧，拉索的应力集中于最末端的关节，只能使最末端的关节弯曲90
°
，不能使末端与始端之间的多个关节弯曲，因此蛇形臂抬高高度不足；3.即使在相邻关节间安装弹簧后，蛇形臂也只能在四根拉索的控制下弯曲成月牙形，不能弯曲成S形，若增加拉索控制远端的蛇形臂关节拟使蛇形臂弯曲成S形，该拉索的牵拉会使已弯曲成月牙形的蛇形臂段具有拉直的趋势；4.若在该蛇形臂远端相邻的关节之间安装旋转基盘，可以使远端关节相互转动，使蛇形臂弯曲成S形，但步进电机的自重较大，且蛇形臂自身也有自重，当总体自重过大、蛇形臂较长时，使用拉索驱动蛇形臂有较大的困难。

技术实现思路

[0003]为了解决上述现有技术存在的问题，本技术提供了一种蛇形臂，能弯曲成S形，并自重轻，控制方式简单易识别，适合农民操作。
[0004]实现本技术上述目的所采用的技术方案为：一种蛇形臂，包括顺次串接而成的后肘、前肘、腕部，后肘和前肘均由多个连杆串接而成，后肘内相邻连杆之间通过第一旋转关节活动连接，前肘内相邻连杆之间通过第二旋转关节活动连接，后肘末端的连杆和前肘始端的连杆之间通过第二旋转关节衔接；
[0005]第一旋转关节和第二旋转关节均包括后底座、前底座及之间相互铰接的节叉和耳板，及位于第一旋转关节、第二旋转关节转动平面内连接后底座、前底座的弹簧，安装在第一旋转关节和第二旋转关节的节叉上的铰接轴相互垂直，所述后底座、前底座对应设有环绕节叉均匀布置的四个通孔；
[0006]腕部包括前末端底座、后末端底座、及两端分别与前末端底座和后末端底座连接的弹簧，所述前末端底座和后末端底座中心设有驱动通孔，其中后末端底座与前肘末端的连杆通过第二旋转关节活动连接，所述连杆、后末端底座、后底座、前底座具有贯通其前后端面的通道，后末端底座通过四根第三拉索沿蛇形臂的纵向延伸方向，穿过前末端底座和蛇形臂的所有通道连接至对应的四个驱动单元，四根第三拉索环绕驱动通孔的中轴均匀布置；后肘的所有后底座、前底座通过两根第一拉索分别沿后肘的纵向延伸方向，穿过所有第
一旋转关节的耳板左右两侧等高的通孔连接至对应的两个驱动单元，前末端底座、前肘和后肘的所有后底座、前底座通过两根第二拉索分别沿蛇形臂的纵向延伸方向，穿过所有第二旋转关节和第一旋转关节的耳板上下侧的通孔连接至对应的两个组驱动单元；
[0007]通过八个驱动单元对第一、第二、第三拉索的牵拉，控制后肘内相邻连杆可在水平面内相对转动，控制前肘内相邻连杆可在竖直面内相对转动，控制前末端底座和后末端底座之间的弹簧被偏压缩，以控制蛇形臂的多维运动。
[0008]进一步地，所述地蛇形臂，还包括蛇形臂控制箱，蛇形臂控制箱的侧棱面与蛇形臂后肘的始端连杆连接，该侧棱面设有与后肘的始端后底座上通孔同心的四个穿绳孔、与后肘的始端连杆上通道同心的穿绳通道，穿过穿绳通道后在蛇形臂控制箱内的第一、第二、第三拉索相互平行，每个驱动单元包括相互平行的滑轮轴和线盘轴、滑轮轴上可旋转的滑轮、随线盘轴旋转的线盘、驱动线盘轴转动的步进电机，每个驱动单元内的线盘与滑轮位于同一平面内，八个驱动单元两两成对布置在穿绳通道中轴两侧，每个线盘轴均位于滑轮轴背向穿绳通道中轴的一侧；第一、第二、第三拉索分别与对应的驱动单元上的滑轮的圆周面相切，并绕过对应的滑轮后缠绕在八个线盘上。
[0009]优选地，所述的各驱动单元的滑轮轴和线盘轴竖直布置，各滑轮、线盘与其对应的第一、第二、第三拉索等高。
[0010]优选地，所述前末端底座和后末端底座相向的一面设有套管，弹簧两端套在套管外。
[0011]后肘可在第一拉索的收缩过程中使后肘在水平面内弯曲成月牙形；前肘可在第二拉索收缩过程中使前肘在竖直平面内弯曲成月牙形；腕部可在第三拉索收缩过程中在空间中弯曲成月牙形，前肘和后肘分别在两个正交平面内弯曲，腕部是类球铰链结构可在三维空间内任意转动。驱动腕部的第三拉索，从前肘、后肘的中心通道穿过连接至驱动机构，因此在腕部弯曲时，其第三拉索不对前肘、后肘施加拉直前肘、后肘的力，驱动前肘的第二拉索在收缩时无法使后肘在竖直平面内弯曲，因此腕部、前肘、后肘组成的蛇形臂可弯曲成S形。此外腕部的结构简单，仅包括前末端底座、后末端底座、弹簧，前肘、后肘的结构简单，仅包括连杆、后底座、前底座、铰接的节叉和耳板，总体自重轻，容易通过三种拉索进行控制；更具有优势的，第一、第二、第三拉索分别对后肘、前肘、腕部进行弯曲控制，仅需使对称的拉索一收一放即可，便于农民根据蛇形臂的结构判断该收放哪根拉索，无需计算机辅助控制实现蛇形臂按特定形状弯曲。
附图说明
[0012]图1为蛇形臂的侧视装配图；
[0013]图2为蛇形臂的俯视装配图；
[0014]图3为蛇形臂的其中节段的放大示意图；
[0015]图4为蛇形臂控制箱的侧视图；
[0016]图5为蛇形臂控制箱的左视图；
[0017]图6为蛇形臂控制箱的俯视图；
[0018]图7为蛇形臂控制箱正对蛇形臂的侧棱面的视图；
[0019]其中，11
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后肘、12
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前肘、13
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腕部、401
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把手、402
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合页、403
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步进电驱动器、404
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角铁、405
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滑轮轴、406
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滑轮法兰、407
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步进电机、408
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线盘限位环、409
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散热风扇、410
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线盘连轴器、411
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线盘轴、412
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线盘、413
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滑轮、414
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电机安装版、415
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右侧壁、416
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左侧壁、417
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后侧壁、418
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蛇形臂安装版、419
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底侧壁、601
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后底座、602
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前底座、603
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连杆、604
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第一旋转关节、605
‑<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，包括顺次串接而成的后肘、前肘、腕部，后肘和前肘均由多个连杆串接而成，后肘内相邻连杆之间通过第一旋转关节活动连接，前肘内相邻连杆之间通过第二旋转关节活动连接，后肘末端的连杆和前肘始端的连杆之间通过第二旋转关节衔接，其特征在于：第一旋转关节和第二旋转关节均包括后底座、前底座及之间相互铰接的节叉和耳板，及位于第一旋转关节、第二旋转关节转动平面内连接后底座、前底座的弹簧，安装在第一旋转关节和第二旋转关节的节叉上的铰接轴相互垂直，所述后底座、前底座对应设有环绕节叉均匀布置的四个通孔；腕部包括前末端底座、后末端底座、及两端分别与前末端底座和后末端底座连接的弹簧，所述前末端底座和后末端底座中心设有驱动通孔，其中后末端底座与前肘末端的连杆通过第二旋转关节活动连接，所述连杆、后末端底座、后底座、前底座具有贯通其前后端面的通道，后末端底座通过四根第三拉索沿蛇形臂的纵向延伸方向，穿过前末端底座和蛇形臂的所有通道连接至对应的四个驱动单元，四根第三拉索环绕驱动通孔的中轴均匀布置；后肘的所有后底座、前底座通过两根第一拉索分别沿后肘的纵向延伸方向，穿过所有第一旋转关节的耳板左右两侧等高的通孔连接至对应的两个驱动单元，前末端底座、前肘和后肘的所有后底座、前底座通过两根第二拉索分别沿蛇形臂的纵向延伸方向，穿过所有第二旋转关...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛余新，肖文星，龚政，夏鑫，韩松，鲍秀兰，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：新型
国别省市：