一种多操作模式模块化连续体机器人制造技术

本发明专利技术提供一种多操作模式模块化连续体机器人，包括至少一节躯干组件、至少一个第一基座、至少一个第二基座和至少一个驱动组件，所述躯干组件的前端固定在所述第一基座上，所述躯干组件可在所述第二基座内沿所述躯干组件的轴线方向平移，所述驱动组件设置在所述第二基座上，所述躯干组件可在所述第二基座内移动，每个所述第二基座的后方可以加装另一个所述躯干组件，使得一个所述第二基座将两节所述躯干组件拼接在一起，且拼接在一起的所有所述躯干组件的轴向一致，每节所述躯干组件包括三根柔性螺杆，本发明专利技术驱动组件结构简单，控制精准，使用者可以自主模块化组装，搭配多种辅助作业工具作为机械臂或移动机器人使用。作业工具作为机械臂或移动机器人使用。作业工具作为机械臂或移动机器人使用。

【技术实现步骤摘要】
一种多操作模式模块化连续体机器人


[0001]本专利技术属于机器人
，尤其涉及一种多操作模式模块化连续体机器人。

技术介绍

[0002]传统工业机器人已被越来越多地替代人类重复性劳动，并取得了很好的效果。但随着机器人在各个领域的深入应用，在制造业和社会服务领域的部分应用场合，对机器人作业提出了更高的要求，传统的刚性机器人由于驱动装置(包括电机、减速器等)安装于机器人关节处，导致整体机构笨重，且连杆为刚性结构，对人类安全形成了潜在威胁。此外，机器人本体刚度大且难于实现柔顺控制，导致其不能很好地适应环境。具有本质柔性，结构轻量且灵活性高的连续体机器人可很好地弥补现有工业机器人的不足，拓展机器人的应用领域。
[0003]连续体机器人是一种新型仿生机器人，它模仿自然界象鼻、章鱼臂等动物器官的运动机理，自身不存在明显的运动关节，但能依靠连续柔性变形来实现运动和抓取操作。由于连续体机器人可在任意部位产生柔性变形，具有许多自由度，具有很强的避障能力，其允许它们特别适合进入密闭空间，能够更好的适应非结构环境、更牢靠地抓取各种不规则形状的物体。目前，连续体机器人多采用绳驱动的方式，该种机器人的躯干和驱动组件通常分为两个各自独立的部分，即驱动外置布置方式。该驱动方式有以下几方面缺陷：第一，造成在驱动方面控制难度大，驱动组件体积大，第二，使得用户不能根据实际需求自主决定机器人躯干的长度(即不能对机器人进行模块化组装)；第三，通常只能作为机械臂使用，很难作为移动机器人使用。目前，也存在驱动内置形式的连续体机器人，通常以电机齿轮直接驱动绳索或波纹管，极易造成打滑现象，影响运动精度。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术中所存在的不足，本专利技术提出了一种多操作模式模块化连续体机器人，解决了目前的连续体机器人驱动方面控制难度大，驱动组件体积大，用户不能自主模块化组装机器人和只能作为机械臂使用的问题。
[0005]本专利技术提供一种多操作模式模块化连续体机器人，包括至少一节躯干组件、至少一个第一基座、至少一个第二基座和至少一个驱动组件，所述躯干组件的前端固定在所述第一基座上，所述躯干组件可在所述第二基座内沿所述躯干组件的轴线方向平移，所述驱动组件设置在所述第二基座上，所述躯干组件可在所述第二基座内移动，每个所述第二基座的后方可以加装另一个所述躯干组件，使得一个所述第二基座将两节所述躯干组件拼接在一起，且拼接在一起的所有所述躯干组件的轴向一致，每节所述躯干组件包括三根柔性螺杆。
[0006]进一步的，所述柔性螺杆包括中空波纹管、泡沫夹层管和玻璃纤维杆，所述泡沫夹层管设置在所述中空波纹管的腔室内，所述玻璃纤维杆设置在所述泡沫夹层管的腔室内，所述泡沫夹层管的外径等于所述中空波纹管的内径，所述玻璃纤维杆的外径等于所述泡沫
夹层管的内径。
[0007]进一步的，所述第一基座包括第一连接圆筒、三个四杆结构一和三个第一固定端子，三个所述四杆结构一间隔均匀地固定在所述第一连接圆筒的周向面上，
[0008]所述四杆结构一包括四个首尾铰接的连杆，包括依次连接的第二连杆a、第四连杆a、第一连杆a和第三连杆a，所述第一连杆a的轴向、所述第二连杆a的轴向和所述第一连接圆筒的轴向平行，所述第三连杆a的轴向和所述第四连杆a的轴向互相平行，所述第一连杆a直接固定在所述第一连接圆筒上，所述第三连杆a和所述第四连杆a分别设置在所述第一连接圆筒的前后两侧，所述第一连杆a和所述第三连杆a的夹角处设有扭簧，所述第一连杆a和所述第三连杆a的初始夹角为60
°
，所述第三连杆a相对于所述第一连杆a的最大变形角度为48
°
，所述第二连杆a上均固定一个第一固定端子。
[0009]进一步的，所述第二基座包括第二连接圆筒、三个四杆结构二和三个驱动端子，三个所述四杆结构二间隔均匀地固定在所述第二连接圆筒的周向面上，
[0010]所述四杆结构二包括四个首尾铰接的连杆，包括依次连接的第二连杆b、第四连杆b、第一连杆b和第三连杆b，所述第一连杆b的轴向、所述第二连杆b的轴向和所述第二连接圆筒的轴向平行，所述第三连杆b的轴向和所述第四连杆b的轴向互相平行，所述第一连杆b直接固定在所述第二连接圆筒上，所述第三连杆b和所述第四连杆b分别设置在所述第二连接圆筒的前后两侧，所述第一连杆b和所述第三连杆b的夹角处设有扭簧，所述第一连杆b和所述第三连杆b的初始夹角为60
°
，所述第三连杆b相对所述第一连杆b的最大变形角度为48
°
，所述第二连杆b上均固定一个驱动端子，每根所述中空波纹管的前端与其中一个所述第一固定端子螺纹连接，每根所述中空波纹管与其中一个所述驱动端子连接，所述中空波纹管可在所述驱动端子内移动，与同一根所述中空波纹管连接的所述第一固定端子和所述驱动端子在同一轴线上。
[0011]进一步的，所述第二基座包括第二连接圆筒、六个四杆结构二、三个驱动端子和三个第二固定端子，六个所述四杆结构二间隔均匀地固定在所述第二连接圆筒的周向面上，
[0012]所述四杆结构二包括四个首尾铰接的连杆，包括依次连接的第二连杆b、第四连杆b、第一连杆b和第三连杆b，所述第一连杆b的轴向、所述第二连杆b的轴向和所述第二连接圆筒的轴向平行，所述第三连杆b的轴向和所述第四连杆b的轴向互相平行，所述第一连杆b直接固定在所述第二连接圆筒上，所述第三连杆b和所述第四连杆b分别设置在所述第二连接圆筒的前后两侧，所述第一连杆b和所述第三连杆b的夹角处设有扭簧，所述第一连杆b和所述第三连杆b的初始夹角为60
°
，所述第三连杆b相对于所述第一连杆b的最大变形角度为48
°
，其中三个所述第二连杆b上均固定一个驱动端子，另外三个所述第二连杆b上均固定一个驱动端子，且所述驱动端子和所述第二固定端子交替设置，前一节所述躯干组件的每根所述中空波纹管的前端与所述第一基座上的其中一个所述第一固定端子螺纹连接，前一节所述躯干组件的每根所述中空波纹管与其中一个所述驱动端子连接，所述中空波纹管可在所述驱动端子内移动，与同一根所述中空波纹管连接的所述第一固定端子和所述驱动端子在同一轴线上，后一节所述躯干组件的每根所述中空波纹管的前端与所述第二基座上的其中一个第二固定端子螺纹连接，相邻两节所述躯干组件之间的所述第二基座将两节所述躯干组件拼接在一起。
[0013]进一步的，所述中空波纹管的螺纹的牙型为矩形，所述驱动组件包括分别设置在
三个所述驱动端子上的第一驱动机构、第二驱动机构和第三驱动机构，所述第一驱动机构、所述第二驱动机构和所述第三驱动机构均包括直流电机、减速机、主动齿轮、从动齿轮、第一滑动销、第二滑动销和第三滑动销，所述驱动端子包括两个在同一轴向上的前空心圆筒和后空心圆筒，所述前空心圆筒和所述后空心圆筒之间设有间距，且所述前空心圆筒和所述后空心圆筒用两条间隔设置的连接筋连接，所述连接筋的前后两端分别固定在所述前空心圆筒和所述后空心圆筒的圆周面上，所述从动齿轮设置在所述前空心圆筒和所述后空心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多操作模式模块化连续体机器人，其特征在于，包括至少一节躯干组件(1)、至少一个第一基座(2)、至少一个第二基座(3)和至少一个驱动组件(4)，所述躯干组件(1)的前端固定在所述第一基座(2)上，所述躯干组件(1)可在所述第二基座(3)内沿所述躯干组件(1)的轴线方向平移，所述驱动组件(4)设置在所述第二基座(3)上，所述躯干组件(1)可在所述第二基座(3)内移动，每个所述第二基座(3)的后方可以加装另一个所述躯干组件(1)，使得一个所述第二基座(3)将两节所述躯干组件(1)拼接在一起，且拼接在一起的所有所述躯干组件(1)的轴向一致，每节所述躯干组件(1)包括三根柔性螺杆(11)。2.如权利要求1所述的一种多操作模式模块化连续体机器人，其特征在于，所述柔性螺杆(11)包括中空波纹管(111)、泡沫夹层管(112)和玻璃纤维杆(113)，所述泡沫夹层管(112)设置在所述中空波纹管(111)的腔室内，所述玻璃纤维杆(113)设置在所述泡沫夹层管(112)的腔室内，所述泡沫夹层管(112)的外径等于所述中空波纹管(111)的内径，所述玻璃纤维杆(113)的外径等于所述泡沫夹层管(112)的内径。3.如权利要求2所述的一种多操作模式模块化连续体机器人，其特征在于，所述第一基座(2)包括第一连接圆筒(21)、三个四杆结构一(22)和三个第一固定端子(23)，三个所述四杆结构一(22)间隔均匀地固定在所述第一连接圆筒(21)的周向面上，所述四杆结构一(22)包括四个首尾铰接的连杆，包括依次连接的第二连杆a(221)、第四连杆a(222)、第一连杆a(223)和第三连杆a(224)，所述第一连杆a(223)的轴向、所述第二连杆a(221)的轴向和所述第一连接圆筒(21)的轴向平行，所述第三连杆a(224)的轴向和所述第四连杆a(222)的轴向互相平行，所述第一连杆a(223)直接固定在所述第一连接圆筒(21)上，所述第三连杆a(224)和所述第四连杆a(222)分别设置在所述第一连接圆筒(21)的前后两侧，所述第一连杆a(223)和所述第三连杆a(224)的夹角处设有扭簧，所述第一连杆a(223)和所述第三连杆a(224)的初始夹角为60
°
，所述第三连杆a(224)相对于所述第一连杆a(223)的最大变形角度为48
°
，所述第二连杆a(221)上均固定一个第一固定端子(23)。4.如权利要求3所述的一种多操作模式模块化连续体机器人，其特征在于，所述第二基座(3)包括第二连接圆筒(31)、三个四杆结构二(32)和三个驱动端子(33)，三个所述四杆结构二(32)间隔均匀地固定在所述第二连接圆筒(31)的周向面上，所述四杆结构二(32)包括四个首尾铰接的连杆，包括依次连接的第二连杆b(321)、第四连杆b(322)、第一连杆b(323)和第三连杆b(324)，所述第一连杆b(323)的轴向、所述第二连杆b(321)的轴向和所述第二连接圆筒(31)的轴向平行，所述第三连杆b(324)的轴向和所述第四连杆b(322)的轴向互相平行，所述第一连杆b(323)直接固定在所述第二连接圆筒(31)上，所述第三连杆b(324)和所述第四连杆b(322)分别设置在所述第二连接圆筒(31)的前后两侧，所述第一连杆b(323)和所述第三连杆b(324)的夹角处设有扭簧，所述第一连杆b(323)和所述第三连杆b(324)的初始夹角为60
°
,所述第三连杆b(324)相对于所述第一连杆b(323)的最大变形角度为48
°
，所述第二连杆b(321)上均固定一个驱动端子(33)，每根所述中空波纹管(111)的前端与其中一个所述第一固定端子(23)螺纹连接，每根所述中空波纹管(111)与其中一个所述驱动端子(33)连接，所述中空波纹管(111)可在所述驱动端子(33)内移动，与同一根所述中空波纹管(111)连接的所述第一固定端子(23)和所述驱动端子(33)在同一轴线上。5.如权利要求3所述的一种多操作模式模块化连续体机器人，其特征在于，
所述第二基座(3)包括第二连接圆筒(31)、六个四杆结构二(32)、三个驱动端子(33)和三个第二固定端子(34)，六个所述四杆结构二(32)间隔均匀地固定在所述第二连接圆筒(31)的周...

【专利技术属性】
技术研发人员：王明远，袁建军，杜亮，马书根，鲍晟，贾文川，周锦书，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：