[发明专利]一种具有十字轴的异侧级联式柔性机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种具有十字轴的异侧级联式柔性机械臂。

背景技术

机械臂是一种能模仿人手臂的某些动作功能，用以按固定程序抓取、搬运物件或操作工具的自动操作装置。特点是可以通过编程来完成各种预期的作业，构造和性能上兼有人和机械手机器各自的优点。机械臂是最早出现的工业机器人，也是最早出现的现代机器人，它可代替人的繁重劳动以实现生产的机械化和自动化，能在有害环境下操作以保护人身安全，因而广泛应用于机械制造、冶金、电子、轻工和原子能等部门。且相对于常用的刚性机械臂，柔性机械臂具有负载大、灵巧且多变、工作效率高等多种优点，因此在很多特殊场合能够实现刚性机械臂所无法完成的功能。

近年来，随着机器人技术的发展，应用高速、高精度、高负载自重比的机器人结构受到工业和航空航天领域的关注。由于运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加，使结构发生变形从而使任务执行的精度降低。所以，机器人机械臂结构柔性特征必须予以考虑，实现柔性机械臂高精度有效控制也必须考虑系统动力学特性。柔性机械臂是一个非常复杂的动力学系统，其动力学方程具有非线性、强耦合、实变等特点。柔性机械臂不仅是一个刚柔耦合的非线性系统，而且也是系统动力学特性与控制特性相互耦合即机电耦合的非线性系统。动力学建模的目的是为控制系统描述及控制器设计提供依据。一般控制系统的描述(包括时域的状态空间描述和频域的传递函数描述)与传感器/执行器的定位，从执行器到传感器的信息传递以及机械臂的动力学特性密切相关。

但是目前的柔性机械臂，由于组成的零部件种类和数量繁多，导致结构复杂，成本较高，并不能很好的推广到诸如工业机械自动化装配、管道故障检测修复等多种领域，因此，设计一种能推广运用的原理简单、结构轻巧、成本低廉的柔性机械臂是亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种结构简单、能够多角度弯曲的具有十字轴的柔性机械臂。

本发明是通过以下的技术方案实现的：一种具有十字轴的异侧级联式柔性机械臂，包括若干个串联的十字型固定梁、连接相邻十字型固定梁的十字轴、动力组件：

十字型固定梁包括相互垂直并在中部固连的一系梁和二系梁；

十字轴包括相互垂直并在中部固连的第一连接件和第二连接件，第一连接件的两端部向同一侧延伸出两个第一连接部，第二连接件的两端部向同一侧延伸出两个第二连接部，第一连接部和第二连接部位于十字轴的不同侧，一系梁的两端与两个第一连接部分别固连，二系梁的两端与两个第二连接部分别固连。

动力组件包括设置于十字型固定梁一侧的滑轮、穿过滑轮的钢线、设置于十字型固定梁上的固定部，固定部包括设置于相邻且位于滑轮远端的一系梁/二系梁上的第一固定部、设置于相邻且位于滑轮近端的一系梁/二系梁上的第二固定部，第一固定部设置于一系梁/二系梁的一端，第二固定部设置于相邻的一系梁/ 二系梁的另一端，钢线的两端与第一固定部和第二固定部分别连接。

优选地，所述固定部与十字型固定梁通过插接连接的方式固定。

优选地，包括可伸缩的软性面，十字型固定梁中的一系梁和二系梁的端部均抵接在所述软性面的内壁上。

优选地，所述滑轮的转动中心固连有电机的输出轴，电机通过正转或反转带动滑轮顺时针或逆时针转动。

有益效果是：本柔性机械臂通过在串联的十字型固定梁之间设置易于转动的十字轴，结合穿插于十字型固定梁之间的由滑轮、钢线等组成动力组件，使机械臂能够方便的实现全角度的转动，其原理简单、结构轻巧、成本低廉，能够适用于工业机械自动化装配、管道故障检测修复等多种领域。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员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设计方案和附图。

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明十字型固定梁和十字轴的示意图；

图3为本发明的使用状态示意图。

具体实施方式