[实用新型]一种气动绳控负荷型柔性机械臂

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人技术领域，具体涉及一种万向节连接，钢丝绳控制，橡胶气囊驱动的气动绳控负荷型柔性机械臂。

背景技术

传统的机械臂各关节常用电机来驱动，其驱动系统较为复杂，设计难度较大。气动人工肌肉是一种新型的驱动器，它糅合了气压驱动和人工肌肉驱动各自的优点。它不需要减速装置和传动机构，可以直接驱动，不仅结构简单，动作灵活，环境适应能力强，而且功率自重比大，具有仿生性和柔顺性。因此被大量运用于机器人手臂、手指的关节驱动。

该柔性机械臂受到大象鼻子的启发，主要是一种相似的柔性连续体机械臂。以压缩空气为动力源，利用橡胶的弹性，驱动机械臂向各个方向弯曲。同时，橡胶气囊与钢丝绳、十字万向节配合动作，结构更加稳定，可靠性更高，更加易于控制。该机械臂特别适合于环境复杂的工况，可以承受较大的负荷，有着广泛的应用前景。

发明内容

针对上述传统机械臂存在的不足，提供一种气动绳控负荷型柔性机械臂，通过以下技术方案实现：其结构是由多节并联机构串联而成。而每节并联机构由四个橡胶气囊、四条钢丝绳、上下两连接板及十字万向节组成。所述的四个橡胶气囊和四条钢丝绳环形阵列依次交错分布，每个关节的中间由十字万向节连接。该机械臂有多个自由度，能够向多个方向弯曲。

进一步的，所述的每个连接板上有四个环形阵列的通气孔，用于安装比例阀气管，连接压缩空气与橡胶气囊，通气孔连接处有密封装置。所述的连接板上另外有四个环形阵列的通孔用于连接钢丝绳。

进一步的，所述橡胶气囊两端具有向外翻折的翻沿，由配套的橡胶压环压住。

进一步的，所述钢丝绳采用圆股钢丝绳。四条钢丝绳设置在上下连接板之间，每一条钢丝绳末端通过连接件固定于上连接板上，连接法兰固定于上连接板；每条钢丝绳的另一端由电动推杆推动，实现钢丝绳的上下移动控制。

进一步的，所述机械臂采用气压和绳控协调配合同时驱动。采用电气比例阀控制气压，电动推杆控制钢丝绳，实现机械臂向各个方向运动。

进一步的，所述机械臂的末端执行机构可安装机械手，实现物体的抓取。

由上述对本实用新型的描述可知，与现有技术相比，本实用新型提供了一种气动绳控负荷型柔性机械臂，通过橡胶气囊与钢丝绳、十字万向节的配合动作，结构更加稳定，可靠性更高，更加易于控制。该机械臂特别适合于环境复杂的工况，可以承受较大的负荷，有着广泛的应用前景。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是气动柔性关节局部放大图。

图3是本结构的弯曲效果图。

图4是气动回路图。

图1至图4中：1、橡胶气囊，2、钢丝绳，3、连接板，4、十字万向节，5、电动推杆，6、钢丝绳通孔，7、通气孔，8、万向节连接轴，9、橡胶压环，10、气源，11、空气过滤器，12、减压阀，13、压力表，14、油雾器，15、气动比例阀，16、气囊。

具体实施方式

下面结合附图做进一步的说明。

如图1至图3所示，一种气动绳控负荷型柔性机械臂，其结构是由多节并联机构串联而成。而每节并联机构由四个橡胶气囊1、四条钢丝绳2、上下两连接板3及十字万向节4组成。

所述的四个橡胶气囊1和四条钢丝绳2环形阵列依次交错分布，每个关节由十字万向节4连接。该机械臂有多个自由度，能够向多个方向弯曲。

如图2所示，所述的每个连接板3上有四个环形阵列的通气孔7，用于安装比例阀气管，连接压缩空气与橡胶气囊1，通气孔7连接处有密封装置。所述的连接板3上另外有四个环形阵列的通孔6用于连接钢丝绳2。

所述橡胶气囊1两端具有向外翻折的翻沿，由配套的橡胶压环9压住，起密封作用。

所述钢丝绳2采用圆股钢丝绳。四条钢丝绳2设置在上下连接板3之间，每一条钢丝绳2末端通过连接件固定于上连接板上，连接法兰固定于上连接板；每条钢丝绳2的另一端由电动推杆5推动，实现钢丝绳2的上下移动控制。

所述机械臂采用气压和绳控协调配合同时驱动，结构简单，可靠性高。采用电气比例阀控制气压，电动推杆5控制钢丝绳2，实现机械臂向各个方向运动。

所述机械臂的末端执行机构可安装机械手，实现物体的抓取。

图4中气源10采用小型空气压缩机单独供气，通过气动三联件空气过滤器11、减压阀12和油雾器14，气动回路分成四条支路分别连接气动比例阀15，用于控制气囊16的压力。