[发明专利]变刚度柔性操作臂

说明书

变刚度柔性操作臂，它涉及一种柔性操作臂，它包括控制组件和连续体；控制组件包括三个电机和气泵；连续体包括空心柔性可充气导管、引线盘、引线固定座和头部固定座；气泵安装在头部固定座中部，气泵外侧的头部固定座上沿其周向固定有三个电机，每个电机的输出端连接有连线盘；空心柔性可充气导管的两端封闭，空心柔性可充气导管一端固定在头部固定座上且布置有连接气泵的进气孔和出气孔，空心柔性可充气导管另一端固定在引线固定座上。本发明结构灵活，环境适应能力强和应用范围广。

技术领域

本发明涉及一种柔性操作臂，具体涉及一种基于电机、气动混合驱动的可变刚度柔性连续体结构操作臂。

背景技术

目前已有的操作臂大多是以刚性结构设计为主，笨重、运动范围有限且灵活性差，刚度不可变导致环境适应性差。因此很有必要设计一款可变刚度柔性操作臂。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种结构灵活、运动形式多样及环境适应性好的变刚度柔性操作臂。

本发明的技术方案是：变刚度柔性操作臂，包括控制组件和连续体；控制组件包括三个电机和气泵；连续体包括空心柔性可充气导管、引线盘、引线固定座和头部固定座；

气泵安装在头部固定座中部，气泵外侧的头部固定座上沿其周向固定有三个电机，每个电机的输出端连接有连线盘；空心柔性可充气导管的两端封闭，空心柔性可充气导管一端固定在头部固定座上且布置有连接气泵的进气孔和出气孔，空心柔性可充气导管另一端固定在引线固定座上；

空心柔性可充气导管上固定有多个引线盘，多个引线盘上沿周向均布开有三组过绳孔，每组过绳孔同心且位于相应电机的轴线上，每组过绳孔内布置有两根绳，两根绳一端打结固定在引线固定座底部，另一端穿过绳孔与对应电机的连线盘固定，电机转动能使绳扭转而带动空心柔性可充气导管弯曲。

进一步地，空心柔性可充气导管为空心波纹管。

进一步地，电机为直流无刷电机。

进一步地，连线盘为阶梯式圆柱形连接盘，连线盘的小圆柱段为空心柱段，电机的输出轴插装在空心柱段内，连线盘的大圆柱段上开有对称的两个穿绳孔，两根绳的另一端分别固定在两个穿绳孔上。

进一步地，连线盘为外周面带有绕绳螺旋槽的空心圆柱，电机的输出轴插装在空心圆柱内，空心圆柱上开有两个固定孔，两根绳穿出过绳孔后反向缠绕在绕绳螺旋槽上，两根绳另一端分别固定在相应的固定孔上。

进一步地，多个引线盘等间距布置。

本发明的有益效果是：本发明是一种基于电机、气动混合驱动的连续体结构的柔性操作臂。操作臂以空心柔性可充气导管作为中心骨架，空心波纹管上面等间距固定有变直径的引线盘用于引导电机驱动的绳。电机驱动的绳用于控制操作臂的整体长度，当长度固定时，改变空心波纹管内的气压就可以改变操作臂的整体刚度，刚度大小与波纹管内压强大小正相关。变刚度操作臂可以实现伸长、缩短、弯曲和扭转等多种运动形式，具有更强的环境适应能力和应用范围。本发明具有结构简单灵活多变的特点。

附图说明

图1为本发明变刚度柔性操作臂的整体结构立体图；

图2为本发明变刚度柔性操作臂的主视图；

图3为电机、绕线盘、头部固定座和空心波纹管连接布置关系图；

图4为一种连线盘的结构图；

图5为空心波纹管初始状态图；

图6为空心波纹管弯曲状态图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明。