[发明专利]一种刚柔耦合象鼻型连续机器人

说明书

【技术领域】

本发明涉及机器人机构和先进制造技术领域，特别涉及一种刚柔耦合象鼻型连续机器人。

【背景技术】

机器人技术是综合计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,在当代研究十分活跃,应用领域日益广泛。除了传统的仿人操作工业机器人等离散型机器人以外,连续型机器人以其优异的柔顺性受到了国内外广大学者的关注。连续机器人灵感来源于大象鼻子、章鱼触手等动物器官。该类动物器官没有特定骨架或软骨结构,但拥有惊人的操作能力。相对于传统离散型机器人,连续型机器人在缺乏刚性关节的基础上,可模仿上述动物器官操作。例如,大象利用鼻子从树上摘取树叶,从地上拾取大型树枝等操作。连续机器人可利用卷绕方式抓取大尺寸、形状未知、易碎物体,也可实现在非结构未知环境下的搜索与救援。然而,相对于传统工业机器人,连续机器人无论在结构设计还是在理论研究上均未成熟。

目前相关文献中，已有的象鼻型连续机器人均是采用气动柔性的方式来实现的，即通过气动柔性球关节、弯曲关节等气动关节构建出基于气动柔性驱动器的象鼻型连续机器人，该类机器人存在控制技术复杂，运动不够灵活以及加工装配复杂等缺点。

【发明内容】

本发明目的是解决目前已有象鼻型连续机器人存在的上述问题，提供一种刚柔耦合象鼻型连续机器人，该机器人通过绳索驱动的方式模拟仿生象鼻子运动，具有结构简单、制造、安装容易，传动精度和运行速度高，成本低，且工作空间较大等特点。

本发明所采用的技术方案

一种刚柔耦合象鼻型连续机器人，该机器人是由控制箱和控制箱一侧安装的一组结构完全相同的关节首尾相连串接在一起而形成的一种刚柔耦合象鼻型连续机器人，所述的每一个关节均由运动平台(1)、固定平台(2)、联接上述两平台的一根支撑杆(3)和三条驱动绳索(L1、L2、L3)组成；其中，所述的支撑杆(3)的一端与固定平台垂直固连，另一端通过球副(S1)与运动平台(1)相连；所述的三条驱动绳索的一端分别与运动平台的三个端点固定连接，另一端穿过固定平台的三个端点与控制箱内的绳轮连接，所述绳轮分别通过减速机与电机相连。

所述的绳轮、减速机与电机都放置于与固定平台固连的控制箱内(4)。

本发明的优点和有益效果是：

1、机器人可实现模拟象鼻子的连续运动输出。

2、机构的驱动装置完全放置于固定平台之上，大大减少了机构整体的运动惯性，从而可以实现机构的高速运动。

3、通过在末端运动平台上串接一个夹持工具，可应用于高速拾取的场合。

【附图说明】

图1是本发明的一种刚柔耦合象鼻型连续机器人结构示意图。

图2是本发明一种刚柔耦合象鼻型连续机器人关节结构示意图。

图3是本发明一种刚柔耦合象鼻型连续机器人实施方案示意图。

【具体实施方式】

实施例

如图1-3所示，本发明提供的一种刚柔耦合象鼻型连续机器人包括一个控制箱4，控制箱一侧安装有一组(n个)结构完全相同的关节，各关节首尾相连串接在一起形成一种刚柔耦合象鼻型连续机器人。

如图2所示，所述的每一个关节均由运动平台1、固定平台2、联接上述两平台的一根支撑杆3和三条驱动绳索(L1、L2、L3)组成。其中：所述的支撑杆3的一端与固定平台垂直固连，另一端通过球副(S1)与运动平台1相连；

所述的三条驱动绳索的一端分别与运动平台的三个端点固定连接，另一端穿过固定平台的三个端点与控制箱4内的绳轮连接，所述绳轮分别通过减速机与电机相连(图中略)。

所述的绳轮、减速机与电机都放置于控制箱4内。

所述的首关节的固定平台与控制箱一侧固定连接在一起，所述的固定平台和运动平台可以做成圆形或圆形的一部分如三角形，平台上的三个顶点可以设在同一圆周上，或三角形的三个顶点山。

如图1、2所示，通过电机和减速机带动绳轮驱动各关节的运动，实现运动平台在工作空间内做三维转动运动。每个关节依次运动，从而实现模拟象鼻子的连续运动方式(如图3所示)。