[发明专利]一种变刚度的柔性连续并联机器人

说明书

本发明属于机器人领域，更具体的说，涉及一种变刚度的柔性连续并联机器人。由动平台、柔性连续驱动器、定平台和组合致动器组成，除了具有并联机构较高的承载能力和定位精度以外，还具有柔性连续机器人固有的柔顺性和小质量。此外，还可以改变整个机器人的刚度，从而与环境的接触界面刚度实时匹配。所述柔性连续驱动器与所述组合致动器均设置有6个；多个所述柔性连续驱动器的上端固定连接在所述动平台上，多个所述柔性连续驱动器的下端穿过所述定平台上的铰点孔分别与多个所述组合致动器固定连接；所述组合致动器用于改变所述柔性连续驱动器的长短和所受的扭矩大小。

技术领域

本发明属于机器人领域，更具体的说，涉及一种变刚度的柔性连续并联机器人。

背景技术

六自由度并联机器人以其刚度大、精度高、承载能力强、误差能够消除等特点，广泛应用于国防科技、运动模拟、医疗器械、隔振/减振、精密定位及指向等领域。现有的并联机器人多采用Gough-Stewart构型，驱动形式为非冗余刚性驱动，机构虽然具有较大的刚度，控制精度较高，但其运动空间受限且刚度调节范围小。针对这一缺点，近年来研究学者提出了柔性连续机器人这一概念。由于柔性连续材料的柔软性和它们经常表现出的细长结构，柔性连续型机器人一直被当作串联或者混联机构研究。当工作时，柔性连续机器人的伸出长度很长，需要用一系列的支撑环连接支撑才能保证机构的构型和刚度。

然而已有的柔性连续机器人，除了需要加一系列的支撑环来维持形状和刚度、增加了机器人结构的复杂度以外，刚度也不可连续可控调节，这在一定程度上限制了机器人的工作空间与工作条件。针对以上缺点，本专利提出了变刚度柔性连续并联机器人这一概念。变刚度柔性连续并联机器人除了具有并联机构较高的承载能力和定位精度以外，还具有柔性连续机器人固有的柔顺性和小质量，可以保证当机构与环境接触时，提供更强的安全性能。此外，变刚度柔性连续并联机器人还可以利用运动冗余原理改变刚度，即通过扭转，改变特定柔性连续支腿的刚度，进而改变整个机器人的刚度，使机器人能够根据环境的接触界面刚度实时匹配调整。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种变刚度的柔性连续并联机器人，除了具有并联机构较高的承载能力和定位精度以外，还具有柔性连续机器人固有的柔顺性和小质量。此外，还可以改变整个机器人的刚度，从而与环境的接触界面刚度实时匹配。

为解决上述技术问题，本发明属于机器人领域，更具体的说，涉及一种变刚度的柔性连续并联机器人，由动平台、柔性连续驱动器、定平台和组合致动器组成，除了具有并联机构较高的承载能力和定位精度以外，还具有柔性连续机器人固有的柔顺性和小质量。此外，还可以改变整个机器人的刚度，从而与环境的接触界面刚度实时匹配。

所述柔性连续驱动器与所述组合致动器均设置有6个；

多个所述柔性连续驱动器的上端固定连接在所述动平台上，多个所述柔性连续驱动器的下端穿过所述定平台上的铰点孔分别与多个所述组合致动器固定连接；

所述组合致动器用于改变所述柔性连续驱动器的长短和所受的扭矩大小。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种变刚度的柔性连续并联机器人所述的柔性连续驱动器为等效截面积为矩形的连续性材料构成的，其在非受力条件下为矩形条。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种变刚度的柔性连续并联机器人所述的定平台上的铰点孔内涂抹有聚四氟乙烯粉。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种变刚度的柔性连续并联机器人所述的组合致动器包括直线致动器，所述柔性连续驱动器的下端穿过所述定平台上的铰点孔与所述直线致动器连接。

作为本技术方案的进一步优化，本发明一种变刚度的柔性连续并联机器人所述组合致动器还包括旋转致动器，所述直线致动器固定连接在所述旋转致动器的输出轴上，所述柔性连续驱动器的下端穿过所述定平台上的铰点孔与所述直线致动器连接。