[发明专利]一种基于差速齿轮的柔性臂段与柔性机械臂

说明书

本发明涉及机器人领域，公开了一种基于差速齿轮的柔性臂段与柔性机械臂，柔性臂段包括主动关节模组，其包括第一关节连接块与差速齿轮组；从动关节模组，其包括第二关节连接块与差速齿轮组；第一臂段与第二臂段，第一臂段的尾端与第一齿轮固定连接，并与第三齿轮转动连接，第二臂段的首端与第二齿轮、第四齿轮转动连接，第二臂段的尾端与第六齿轮、第八齿轮转动连接；第二齿轮与第六齿轮之间，以及第四齿轮与第八齿轮之间同步转动且转向相反。本发明可以减少驱动电机的使用数量，从而提高响应速度，降低成本；采用齿轮差速器加联动关节的方案，将单个关节的运动完全一致地传到下一个关联关节，实现关节段等曲率等方向的关节运动。

技术领域

本发明涉及机器人领域，具体是涉及绳驱动的机器人领域，尤其是涉及一种柔性臂段，以及应用该柔性臂段的柔性机械臂。

背景技术

区别于传统的关节串联型机械臂，柔性机械臂具有灵活度高、避障能力强等优点，在受限空间或危险环境下的运动和操作能力强，在航空航天制造、大型装备检测维护等领域具有重要的应用价值。现有技术中，柔性机械臂的每个关节连接处均为独立驱动，虽可以提高整臂的冗余度，但相应的也会增加驱动电机的数目，电机数目的提升既会提高机械臂的控制难度，同时还会增加整臂的重量和成本。

为解决驱动电机数目较多这一问题，现有的方案是在关节之间增加弹簧等弹性元件，把一段臂作为一个控制单元进行控制，或者直接用镍钛合金或弹性材料等柔性结构体作为臂基体进行控制，实现类圆弧变形运动，但此种机械臂实际运动过程中的形状与圆弧形状之间存在偏差，末端精度不高，同时负载能力不强，难以满足人们的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于差速齿轮的柔性臂段，用于解决现有技术中的机械臂在实际运动过程中的形状与圆弧形状之间存在偏差，末端精度不高，同时负载能力不强的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于差速齿轮的柔性臂段，包括

主动关节模组，其包括第一关节连接块，第一关节连接块的周向上依次转动连接有第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮与第四齿轮，相邻齿轮之间相互啮合以形成差速齿轮组；

从动关节模组，其包括第二关节连接块，第二关节连接块的周向上依次转动连接有第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮与第八齿轮，相邻齿轮之间相互啮合以形成差速齿轮组，且第一齿轮与第五齿轮位于同一侧；

第一臂段与第二臂段，第一臂段的尾端与第一齿轮固定连接，并与第三齿轮转动连接，第二臂段的首端与第二齿轮、第四齿轮转动连接，第二臂段的尾端与第六齿轮、第八齿轮转动连接；

第二齿轮与第六齿轮之间，以及第四齿轮与第八齿轮之间同步转动且转向相反；

还包括联动绳，联动绳为闭合的绳环，联动绳分别绕设在第二齿轮与第六齿轮上，且在第二齿轮与第六齿轮之间交叉，第四齿轮与第八齿轮之间通过另一联动绳以相同的方式连接。

作为上述方案的进一步改进方式，包括导向杆，导向杆沿第二臂段的轴向固定在第二臂段之上，导向杆上滑动连接有张紧滑块，张紧滑块上设有绳孔，联动绳穿过绳孔，随张紧滑块沿导向杆的滑动，联动绳的张紧程度可调。

作为上述方案的进一步改进方式，第一关节连接块的周向上依次伸出有第一转轴、第二转轴、第三转轴第四转轴，第一齿轮、第二齿轮、第三齿轮、第四齿轮分别通过第一转轴、第二转轴、第三转轴、第四转轴与第一关节连接块转动连接；

第二关节连接块的周向上依次伸出有第五转轴、第六转轴、第七转轴与第八转轴，第五齿轮、第六齿轮、第七齿轮、第八齿轮分别通过第五转轴、第六转轴、第七转轴、第八转轴与第二关节连接块转动连接。