[发明专利]可重构线驱动连续型机器人

说明书

本发明属于机器人技术领域，涉及可重构线驱动连续型机器人，主要由端部连接结构、柔性臂末端结构、驱动装置和外层保护装置组成。驱动线快拆卡锁及柔性支撑快拆卡锁是一种快速拆卸连接结构，实现多节连续型柔性臂的可重构连接；过线卡盘将驱动线的驱动力传递至柔性支撑骨架对应的位置处，保证连续型机器人的柔顺变形；外层保护装置为可拆装式，保护柔性臂节的内部结构；采用分布式的驱动装置布置方式，将驱动电机内置，避免了连续型机器人基座处驱动装置过于庞大的问题。本发明可实现连续型机器人柔性臂节的可重构目标，结合每个柔性臂节根部的驱动电机‑绳索驱动装置协同工作，实现连续型机器人整体的复杂三维空间运动，并且控制简单、易于操作。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，涉及可重构线驱动连续型机器人。

背景技术

现有的连续型机器人驱动方式主要有气压驱动，形状记忆合金驱动和驱动电机-绳索驱动等，气动驱动能够实现更为柔软的结构形式，通过在单节连续型机器人腔内通入不同气压的气体，实现弯曲，可以使得连续型机器人具备更高的柔性，但同时气动形式需要庞大的气压驱动装置，结构较为复杂，实际应用不便，且后期维护难度较大。形状记忆合金具备结构形式简单，驱动控制方便等优势，形状记忆合金在不同的温度下会发生相应的变形，多根形状记忆合金的配合驱动可实现连续型机器人的位形变化，但是形状记忆合金响应速度较低，动作缓慢，且受环境温度的影响较大。现今驱动电机的运用较为成熟，驱动电机-绳索驱动也是最常见的线驱动方式，具有响应速度快，控制精确，易于操作且可实现性强的优点。目前驱动电机-绳索驱动的连续型机器人均采用外置驱动电机的设计思想，驱动电机安装至柔性臂基座处，当需要增加连续型机器人的臂节数时，基座处的驱动电机数量亦会随之增加，导致驱动电机组体积庞大，且存在驱动力耦合问题，在进行臂节运动控制时，需要进行解耦运算，导致控制难度增大。连续型机器人柔性臂节的外层保护套，大多采用塑料波纹管，其具有足够的柔性，但是其在保护强度上有一定的不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种可重构线驱动连续型机器人。本发明采用驱动电机绳索驱动，具有较高的自由度，可用于复杂环境探测，灾后障碍搜救以及太空垃圾等的缠绕抓捕等，主要应用在机械制造、医疗、航空航天等领域。

本发明的技术方案：

可重构线驱动连续型机器人，主要由端部连接结构、柔性臂末端结构、驱动装置和外层保护装置组成；

所述的端部连接结构，为顶部卡盘或驱动电机安装基座31；当臂节为末端臂节时，端部连接结构为顶部卡盘，顶部卡盘为圆盘结构，圆盘边缘对称设有三个锁线孔11，与当前臂节的驱动线快拆卡锁24相配合；顶部卡盘中心周围设有快拆卡锁安装槽12，与柔性支撑快拆卡锁25相配合，用于将柔性支撑骨架21固定在顶部卡盘上；顶部卡盘的侧壁上设有顶部防滑槽13，顶部防滑槽13与保护套43相接触；顶部卡盘外侧安装末端执行装置；当臂节为中间臂节时，端部连接结构为驱动电机安装基座31，驱动电机安装基座31圆周均布三个驱动电机安装基座锁线孔，与前段臂节的驱动线快拆卡锁24相配合，驱动电机安装基座31中心安装孔的周围设有三个卡槽，与柔性支撑快拆卡锁25相配合；

所述的柔性臂末端结构，主要由柔性支撑骨架21、过线卡盘22、驱动线23、驱动线快拆卡锁24和柔性支撑快拆卡锁25组成；

所述的过线卡盘22，为圆环结构，圆环上均布三个过线孔26，三个连接支架的一端固定在圆环上，另一端在圆环的中心相连接，连接点处设有紧固锁孔27，过线卡盘22的侧壁上设有防滑槽28；所述的驱动线快拆卡锁24，由底部圆盘和柱形卡锁固定连接组成，驱动线快拆卡锁24的底部圆盘与驱动线23连接；所述的驱动线23穿过过线孔26，经过换向轮32与驱动电机输出轮33相连接；所述的柔性支撑骨架21为圆柱形结构，穿过紧固锁孔27；所述的柔性支撑快拆卡锁25为三角爪型结构，安装在柔性支撑骨架21的端部；

所述的驱动装置，主要由驱动电机安装基座31、换向轮32、驱动电机输出轮33、驱动电机34、驱动电机安装固定支架35和光电编码器36组成；