一种可控刚度的绳驱柔性臂制造技术

本发明专利技术涉及柔性机器人领域，特别公开一种可控刚度的绳驱柔性臂，包括依次转动连接的两个臂节；臂节上设有绳驱机构，绳驱机构包括电机、绕线盘、第一绳索和第二绳索；电机传动连接绕线盘，绕线盘内固定缠绕有第一绳索和第二绳索，第一绳索和第二绳索均沿同向缠绕；第一绳索连接固定上一个述臂节，第二绳索连接固定下一个所述臂节。在进行应用时，臂节可以通过第一绳索和第二绳索分别控制上一个臂节和下一个臂节的转动，即在同一个臂节的两侧绳索可对上一个臂节和下一个臂节的绳索施加不同的控制量，相邻臂节相互配合，使相邻臂节的关节两侧绳索伸长或缩短，从而对相邻臂节的关节两侧绳索刚度的单独控制，解决现有技术无法控制结构刚度变化问题。构刚度变化问题。构刚度变化问题。

【技术实现步骤摘要】
一种可控刚度的绳驱柔性臂


[0001]本专利技术涉及柔性机器人领域，特别涉及一种可控刚度的绳驱柔性臂。

技术介绍

[0002]传统刚性空间机械臂配合机器人，具有控制精读高和技术成熟的优点，但是运动灵活性较差，而且刚性碰撞容易导致机器人本体与操控目标的双重破坏；而柔性臂配合连续性机器人，因其具有柔顺性，可以通过主动灵活的变形实现不同大小以及不同形状的非合作碎片的缠绕捕获，从而在与目标接触碰撞的过程中可以通过柔性机械臂的被动变形吸收碰撞能量，进而具有更高的安全性，但也使得其刚度一般较小而难以执行大负载任务，因此在设计高性能的连续体机器人时要考虑权衡灵活性、安全性与刚度。
[0003]近年来，变刚度被视为解决这一冲突的潜在方案，在理想情况下，连续型机器人应该具备根据周围环境和任务需求切换刚度状态的能力，例如柔性臂在接近正在运动的空间碎片过程中可以使柔性臂处于低刚度模式，避免柔性臂与非合作的空间碎片发生意外接触时造成严重的刚性碰撞而造成损坏；随着柔性臂逐渐缠绕空间碎片并且稳定碎片后，可以逐渐增加柔性臂的刚度，从而使得缠绕更加稳固。
[0004]为了结合柔性安全的特性与刚性的高承载能力，人们对变刚度机器人结构进行了大量的研究，包括通过驱动切换结构模式实现变刚度、利用记忆合金弹簧增加绳索摩擦变刚度、以及结合气动以拮抗作用改变刚度等，然而这些方式都需要额外设计实现变刚度的部件，这不可避免的增加了系统的复杂度与控制难度，因此简单的绳驱柔性臂是较好的选择，现有技术公开过一种绳驱平面柔性机械臂，其通过上一个关节绳驱构件控制两侧绳索驱动下一个关节的驱动，但是，该绳驱构件控制驱动时，同一个关节两侧绳相互关联，结构刚度是确定的，无法控制结构刚度进行变化。
[0005]为此，一种简单可控刚度的绳驱柔性臂是非常有应用价值的。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种可控刚度的绳驱柔性臂，以解决现有绳驱柔性臂无法控制结构刚度进行变化的问题。
[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种可控刚度的绳驱柔性臂，包括依次转动连接的多个臂节；所述臂节上设有绳驱机构，所述绳驱机构包括电机、绕线盘、第一绳索和第二绳索；所述电机传动连接所述绕线盘，所述绕线盘内固定缠绕有所述第一绳索和所述第二绳索，所述第一绳索和所述第二绳索均沿同向缠绕；所述第一绳索连接固定上一个所述臂节，所述第二绳索连接固定下一个所述臂节。
[0008]在其中一个实施例中，所述臂节包括第一装配板和第二装配板；所述第一装配板和所述第二装配板相对布置，所述第一装配板连接固定所述第二装配板，所述第一装配板和所述第二装配板间连接有所述绳驱机构。
[0009]在其中一个实施例中，所述臂节还包括所述母件和两个所述子件，所述母件和两
个所述子件三角布置，多个所述母件交替布置于所述可控刚度的绳驱柔性臂的两侧；所述母件缠绕本所述臂节的所述第一绳索和所述第二绳索；多个所述子件连接固定相邻的所述臂节的所述第一绳索和所述第二绳索。
[0010]在其中一个实施例中，所述第一绳索连接固定上一个所述臂节离本所述臂节最远的所述子件；所述第二绳索连接固定下一个所述臂节离本所述臂节最远的所述子件。
[0011]在其中一个实施例中，所述臂节还包括所述母件和所述子件，所述母件和所述子件相对布置，多个所述母件交替布置于所述可控刚度的绳驱柔性臂的两侧；所述母件缠绕本所述臂节的所述第一绳索和所述第二绳索；多个所述子件连接固定相邻的所述臂节的所述第一绳索和所述第二绳索。
[0012]在其中一个实施例中，所述第一绳索连接固定上一个所述臂节的所述子件；所述第二绳索连接固定下一个所述臂节的所述子件。
[0013]在其中一个实施例中，所述第一绳索包括有第一绳线和第一弹簧；所述第一绳线缠绕在本所述臂节的所述绕线盘和所述母件内；所述第一弹簧的一端连接固定所述第一绳线，所述第一弹簧的另一端连接固定上一个所述臂节的所述子件。
[0014]在其中一个实施例中，所述第二绳索包括有第二绳线和第二弹簧；所述第二绳线缠绕在本所述臂节的所述绕线盘和所述母件内；所述第二弹簧的一端连接固定所述第二绳线，所述第二弹簧的另一端连接固定下一个所述臂节的所述子件。
[0015]在其中一个实施例中，所述第一装配板和所述第二装配板均设有多个接驳口，多个相对的所述接驳口间连接有接驳件。
[0016]本专利技术的有益效果如下：
[0017]由于所述臂节内设有绳驱机构，所述绳驱机构包括绕线盘，所述绕线盘内固定缠绕有所述第一绳索和所述第二绳索，所述第一绳索和所述第二绳索均沿同向缠绕；所述第一绳索连接固定上一个所述臂节，所述第二绳索连接固定下一个所述臂节，所以在进行应用时，所述臂节可以通过所述第一绳索和所述第二绳索分别控制上一个所述臂节和所述下一个臂节的转动，即在同一个所述臂节的两侧绳索可对上一个所述臂节和下一个所述臂节的绳索施加不同的控制量，相邻臂节相互配合，使相邻臂节的关节两侧绳索伸长或缩短，从而实现对相邻所述臂节的关节两侧绳索刚度的单独控制。
[0018]且由于所述绳驱机构设有电机，所以在进行应用时，每个所述电机单独控制一个所述臂节，多个所述电机相互配合，从而使得多个所述臂节的刚度进行相互配合，进而使得柔性臂在不同的环境和任务情况下可以进行刚度状态的切换。
[0019]综上所述，本技术方案切实可行的解决现有绳驱柔性臂无法控制结构刚度进行变化的问题。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对实施方式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方式，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。
[0021]图1是本专利技术第一个实施例提供的不包含第二装配板的整体结构示意图；
[0022]图2是本专利技术第一个实施例提供的不包含第二装配板的整体结构主视示意图；
[0023]图3是本专利技术第一个实施例提供的不包含第一绳索和第二绳索的整体结构示意图一；
[0024]图4是本专利技术第一个实施例提供的不包含第一绳索和第二绳索的整体结构示意图二；
[0025]图5是本专利技术第一个实施例提供的整体结构主视示意图；
[0026]图6是本专利技术第一个实施例提供的整体静力学模型示意图一；
[0027]图7是本专利技术第一个实施例提供的整体静力学模型示意图二；
[0028]图8是本专利技术第一个实施例提供的整体静力学数据图；
[0029]图9是本专利技术第二个实施例提供的不包含第二装配板的整体结构示意图一；
[0030]图10是本专利技术第二个实施例提供的不包含第二装配板的整体结构示意图二；
[0031]图11是本专利技术第二个实施例提供的不包含第二装配板的整体结构示意图三；
[0032]图12是本专利技术第二个实施例提供的整体结构示意图一；
[0033]图13是本专利技术第二个实施例提供的整体结构示意图二；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可控刚度的绳驱柔性臂，其特征在于，包括依次转动连接的多个臂节；所述臂节上设有绳驱机构，所述绳驱机构包括电机、绕线盘、第一绳索和第二绳索；所述电机传动连接所述绕线盘，所述绕线盘内固定缠绕有所述第一绳索和所述第二绳索，所述第一绳索和所述第二绳索均沿同向缠绕；所述第一绳索连接固定上一个所述臂节，所述第二绳索连接固定下一个所述臂节。2.根据权利要求1所述的一种可控刚度的绳驱柔性臂，其特征在于，所述臂节包括第一装配板和第二装配板；所述第一装配板和所述第二装配板相对布置，所述第一装配板连接固定所述第二装配板，所述第一装配板和所述第二装配板间连接有所述绳驱机构。3.根据权利要求1所述的一种可控刚度的绳驱柔性臂，其特征在于，所述臂节还包括所述母件和两个所述子件，所述母件和两个所述子件三角布置，多个所述母件交替布置于所述可控刚度的绳驱柔性臂的两侧；所述母件缠绕本所述臂节的所述第一绳索和所述第二绳索；多个所述子件连接固定相邻的所述臂节的所述第一绳索和所述第二绳索。4.根据权利要求3所述的一种可控刚度的绳驱柔性臂，其特征在于，所述第一绳索连接固定上一个所述臂节离本所述臂节最远的所述子件；所述第二绳索连接固定下一个所述臂节离本所述臂节最远的所述子件。5.根据权利要求1所述的一种可控刚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈阳辉，罗嘉辉，徐小明，吴志刚，郭雷，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：