一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂制造技术

本发明专利技术公开一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，包括机械臂本体和固定安装在机械臂本体末端的末端执行器，机械臂本体包括同轴等间距设置的若干个模块隔板，任意相邻两模块隔板之间安装有模块单元，模块单元包括柔性支撑骨架和沿柔性支撑骨架的周向等间距设置的若干个调节机构，柔性支撑骨架的两端分别与其相邻两模块隔板的中部固定连接，且柔性支撑骨架用于对相邻两模块隔板进行柔性支撑，调节机构固定安装在其相邻两模块隔板之间，调节机构用于调节柔性支撑骨架的朝向。本发明专利技术可对机械臂本体实现模块化分布控制，并能实现各模块单元间的独立驱动，当指定的模块单元运动时，对其他模块单元的弯曲不会产生干涉或影响。其他模块单元的弯曲不会产生干涉或影响。其他模块单元的弯曲不会产生干涉或影响。

【技术实现步骤摘要】
一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂


[0001]本专利技术涉及连续型机械臂
，特别是涉及一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂。

技术介绍

[0002]连续型机械臂固有的超冗余特性能够在任务执行过程中更加灵活地适应环境，提高受限空间下的操作能力；另一方面，连续型机械臂的柔性驱动使其能够在物理上实现固有的柔顺特性，相比算法层面的柔性更加安全可靠，在与环境发生接触时可以显著降低安全风险。此外，连续型机械臂可以实现整臂抓捕操作，对于未来多样性的空间被捕获目标具有更好的适应性。综上，连续型机械臂能够弥补传统机械臂的不足之处，可以替代或者辅助传统机械臂系统共同完成复杂的任务，在未来的航天在轨服务和智能机器人服务领域能够中发挥巨大的应用价值，具有广泛的应用前景。而现有的连续型机械臂在使用过程中均存在传动效率较低、摩擦和绳索变形损耗较大，控制难度高且效率低等问题。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，以解决上述现有技术存在的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]本专利技术提供一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，包括机械臂本体和固定安装在所述机械臂本体末端的末端执行器，所述机械臂本体包括同轴等间距设置的若干个模块隔板，任意相邻两所述模块隔板之间安装有模块单元，所述模块单元包括柔性支撑骨架和沿所述柔性支撑骨架的周向等间距设置的若干个调节机构，所述柔性支撑骨架的两端分别与其相邻两所述模块隔板的中部固定连接，且所述柔性支撑骨架用于对相邻两所述模块隔板进行柔性支撑，所述调节机构固定安装在其相邻两所述模块隔板之间，所述调节机构用于调节所述柔性支撑骨架的朝向。
[0006]优选的，所述调节机构的数量不少于三个。
[0007]优选的，所述调节机构包括若干根平行设置的传动扭绳以及固定连接在所有所述传动扭绳两端的连接工装，其中一个所述连接工装与同侧相邻所述模块隔板固定连接，另一个所述连接工装通过驱动电机驱动旋转，所述驱动电机的输出轴与其相邻的所述连接工装传动连接，所述驱动电机与其相邻的所述连接工装分设在所述模块隔板两侧。
[0008]优选的，同一所述连接工装上的所述传动扭绳的数量不少于两根。
[0009]优选的，同一所述连接工装上的所述传动扭绳的数量为四根。
[0010]优选的，所述柔性支撑骨架为弹簧。
[0011]优选的，所述机械臂本体上远离所述末端执行器一端的所述模块隔板固定连接有机械臂底座。
[0012]优选的，还包括控制平台和控制器，所述控制器、若干个所述调节机构均与所述控
制平台电性连接。
[0013]本专利技术公开了以下技术效果：通过在机械臂本体中相邻两模板隔板之间均设置有模块单元，可对机械臂本体实现模块化分布控制；通过在每个模块单元中均设置有柔性支撑骨架和若干个调节机构，可实现各模块单元间的独立驱动，当指定的模块单元运动时，对其他模块单元的弯曲不会产生干涉或影响。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为本专利技术分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂的整体结构示意图；
[0016]图2为本专利技术图1中A部分的局部放大图；
[0017]图3为本专利技术分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂的模块单元的弯曲构型；
[0018]图4为本专利技术分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂的运动构型；
[0019]其中，1、机械臂底座，2、连接筒，3、模块隔板，4、柔性支撑骨架，5、驱动电机，6、传动扭绳，7、连接工装，8、末端执行器。
具体实施方式
[0020]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。
[0021]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0022]本专利技术提供一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，包括机械臂本体和固定安装在机械臂本体末端的末端执行器8，机械臂本体包括同轴等间距设置的若干个模块隔板3，机械臂本体上远离末端执行器8一端的模块隔板3固定连接有机械臂底座1。任意相邻两模块隔板3之间安装有模块单元，通过在机械臂本体中相邻两模板隔板3之间均设置有模块单元，可对机械臂本体实现模块化分布控制。
[0023]模块单元包括柔性支撑骨架4和沿柔性支撑骨架4的周向等间距设置的若干个调节机构，柔性支撑骨架4的两端分别与其相邻两模块隔板3的中部固定连接，且柔性支撑骨架4用于对相邻两模块隔板3进行柔性支撑；调节机构固定安装在相邻两模块隔板3之间，调节机构用于调节柔性支撑骨架4的朝向；通过在每个模块单元中均设置有柔性支撑骨架4和不少于三个调节机构，可实现各模块单元之间的独立驱动，当指定的模块单元运动时，对其他模块单元的弯曲不会产生干涉或影响；同时通过每个模块单元内设置的不少于三个调节机构，可实现对柔性支撑骨架4在水平方向上不同角度的弯曲，提高了模块单元角度调节的范围，进而使机械臂本体的变形更加多样化。
[0024]进一步优化方案，调节机构包括若干根平行设置的传动扭绳6以及固定连接在所
有传动扭绳6两端的连接工装7，其中一个连接工装7与同侧相邻模块隔板3固定连接，另一个连接工装7通过驱动电机5驱动旋转，驱动电机5的输出轴与其相邻的连接工装7传动连接，驱动电机5与其相邻的连接工装7分设在模块隔板3两侧，驱动电机5与连接工装7固定连接，驱动电机5的输出轴贯穿连接工装7后与连接工装7连接。同一连接工装7上的传动扭绳6的数量不少于两根，从而保证传动扭绳6相互缠绕时，缩短上下对应两个连接工装7之间的距离；柔性支撑骨架4可为弹簧或弹性橡胶柱其中的一种，本实施例中柔性支撑骨架4优选为弹簧，柔性支撑骨架4的两端均固定连接有连接筒2，两个连接筒2均与其相邻的模块隔板3固定连接，且连接筒2与模块隔板3为一体成型结构。同一连接工装7上的传动扭绳6的数量优选为四根。
[0025]当本实施例分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂处于初始状态(即图1的未变形状态)时，弹簧(即柔性支撑骨架4)处于压缩状态，并且连接工装7上所有的传动扭绳6均处于绷直的状态；通过驱动电机5带动连接工装7转动，进而带动四根传动扭绳6相互缠绕，使得四根传动扭绳6的长度缩短，此时弹簧会朝着长度缩短的传动扭绳6一侧进行弯曲，改变了相邻两模块隔板3之间的距离，同时实现了模块单元水平方向上角度的调节，如图3、图4所示的本实施例分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂的模块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，其特征在于，包括机械臂本体和固定安装在所述机械臂本体末端的末端执行器(8)，所述机械臂本体包括同轴等间距设置的若干个模块隔板(3)，任意相邻两所述模块隔板(3)之间安装有模块单元，所述模块单元包括柔性支撑骨架(4)和沿所述柔性支撑骨架(4)的周向等间距设置的若干个调节机构，所述柔性支撑骨架(4)的两端分别与其相邻两所述模块隔板(3)的中部固定连接，且所述柔性支撑骨架(4)用于对相邻两所述模块隔板(3)进行柔性支撑，所述调节机构固定安装在其相邻两所述模块隔板(3)之间，所述调节机构用于调节所述柔性支撑骨架(4)的朝向。2.根据权利要求1的分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，其特征在于，所述调节机构的数量不少于三个。3.根据权利要求2的分布式扭绳驱动的连续型柔性机械臂，其特征在于，所述调节机构包括若干根平行设置的传动扭绳(6)以及固定连接在所有所述传动扭绳(6)两端的连接工装(7)，其中一个所述连接工装(7)与同侧相邻所述模块隔...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海泉，吴爽，张立元，张勃洋，姬保平，张清东，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：