[发明专利]用于远端操作的柔性机械臂、柔性机械腕以及包含其的柔性执行机构

权利要求书

1.一种用于执行远端操作的柔性机械臂，其特征在于，包括：

柔性丝；和

多个相互独立的圆柱模块，所述柔性丝的一端与所述多个圆柱模块中的一个固定相连，所述多个圆柱模块串联到一起；每一个所述圆柱模块适于相对于与其相邻的圆柱模块绕其轴向旋转，并且适于在所述柔性丝的驱动下沿所述相邻的圆柱模块的轴向方向和非轴向方向移动，从而使所述柔性机械臂能够旋转和弯曲。

2.根据权利要求1所述的柔性机械臂，其中所述柔性丝适于被固定到不同的所述圆柱模块，从而决定所述柔性机械臂的弯曲部位和可弯曲程度。

3.根据权利要求2所述的柔性机械臂，所述柔性机械臂包括一条或多条所述柔性丝，从而使所述柔性机械臂具有一个或多个弯曲自由度。

4.根据权利要求3所述的柔性机械臂，其中所述柔性丝包括柔性丝A和柔性丝B，所述柔性丝A的一端适于被固定到不同的所述圆柱模块，从而决定所述柔性机械臂的弯曲部位和可弯曲程度；所述柔性丝B的一端固定在所述柔性机械臂的端部的位置，所述柔性丝B适于被不同程度地拉紧，从而调节所述柔性机械臂的刚度。

5.根据权利要求4所述的柔性机械臂，其中所述柔性丝B多于一条，并且相对于每个所述圆柱模块而言在垂直于该圆柱模块轴向的方向上均匀布置，使得外部驱动力均匀分布在整个所述柔性机械臂上。

6.根据权利要求5所述的柔性机械臂，具有两条所述柔性丝A，以及两条所述柔性丝B，所述两条柔性丝A和所述两条柔性丝B在垂直于所述圆柱模块轴向的方向上均匀分布。

7.根据权利要求1所述的柔性机械臂，其中每个所述圆柱模块沿轴线方向的一端具有外侧倒圆，另一端具有内侧倒圆，每个所述圆柱模块和所述相邻的圆柱模块之间能够围绕它们之间的所述内侧倒圆或所述外侧倒圆旋转。

8.根据权利要求7所述的柔性机械臂，其中所述圆柱模块沿其轴线方向具有多个外周通孔，所述柔性丝为多条，所述柔性丝的每一条穿过一个所述外周通孔。

9.一种用于执行远端操作的柔性机械腕，包括:

可动头部；

弹性丝，所述弹性丝的一端与所述可动头部固定连接；以及

腕部框架，用于为所述柔性机械腕提供支撑；

其特征在于，所述可动头部能够相对于所述腕部框架翻转，并且能够沿所述腕部框架的轴向移动，所述弹性丝适于被固定在所述可动头部的不同位置，以及被不同程度地拉紧，从而调节所述可动头部的翻转角度，实现所述可动头部的精确定位。

10.根据权利要求9所述的柔性机械腕，包括一条或多条所述弹性丝，从而使所述柔性机械腕的所述可动头部具有一个或多个翻转自由度。

11.根据权利要求9所述的柔性机械腕，还包括导向件，所述导向件沿所述腕部框架的轴向方向可移动地容纳在所述腕部框架中。

12.根据权利要求11所述的柔性机械腕，包括多条所述弹性丝和多个所述导向件，每一个所述导向件与一条所述弹性丝的一部分固定连接。

13.根据权利要求12所述的柔性机械腕，其中每个所述导向件沿其轴线方向具有通孔，每一条所述弹性丝穿过一个所述导向件的一个所述通孔并与该导向件固定连接。

14.根据权利要求11所述的柔性机械腕，还包括底部法兰，该底部法兰与所述腕部框架的底部固定相连。

15.根据权利要求9所述的柔性机械腕，还包括套管，用于辅助所述弹性丝传递驱动力；所述套管的至少一部分固定在所述柔性机械腕上；每条所述弹性丝穿过一根所述套管，并能够相对于该套管沿其轴向运动。