[发明专利]一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人

说明书

一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，其包括驱动部分、若干个转动关节模块和末端部分。所述驱动部分由驱动箱体、驱动箱盖板、驱动轮、驱动轮轴，导向轮、导向轮轴、驱动绳、减速电机构成；所述转动关节模块是由球形磁铁、硬铝分隔盘构成，其中硬铝分隔盘根据装配方向分为上分隔盘、下分隔盘；所述末端部分由探头和检测设备构成。本发明是通过两个减速电机分别驱动第一驱动轮、第二驱动轮，进而带动第一驱动绳和第二驱动绳，实现了蛇形臂机器人两自由度弯曲。本发明具有结构简单紧凑、驱动方便的优点。

技术领域

本发明涉及蛇形臂机器人领域，特别涉及一种绳驱动的蛇形臂机器人。

背景技术

目前，不同于传统的串联多关节机器人，连续体机器人与蛇形臂机器人可以通过自身的弯曲变形来适应复杂环境，尤其适合狭窄通道的检测与操作。现有的蛇形臂机器人为了实现两自由度转动，大多采用三根绳或四根绳进行独立驱动，因此需要三个或四个电机来进行控制，导致了驱动部分较为复杂，成本较高等不足；此外，也存在着运动关节模块装配较复杂，体积较大的缺点。专利号为CN201521101070.2公开了一种通过绳索驱动控制各个运动关节组的蛇形机械臂，每个运动关节包括球头连杆和球窝连杆，在相邻两个运动关节处，球头连杆与球窝连杆相互连接构成转动副，但在该蛇形机械臂的相邻运动单元内的关节结构周边需要多条拉伸弹簧以保证运动精度，球关节在转动过程中磨损较严重，导致运动精度下降；另外，在其圆周分布的每一条绳索均需要一个电机模块来控制，驱动相对复杂，成本较高。专利号为CN201710280187.9公开了一种具有两自由度弯曲和一自由度伸缩的绳驱动蛇形机械臂主体模块和蛇形机械臂，但该蛇形机械臂各主体模块的结构装配较复杂以及体积较大。本发明采用两根驱动绳对转动关节模块进行独立驱动，结构简单紧凑，驱动简单，成本较低。

发明内容

本发明基于球形磁铁提出一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，各转动关节模块设计结构简单紧凑，成本较低，安装和驱动相对简便，可作为机器人柔性手腕和检测机器人。

本发明为实现上述目的所采用技术方案如下：

一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，包括驱动部分、末端部分以及若干转动关节模块构成的关节组。所述驱动部分由驱动箱体、驱动箱盖板、驱动轮、驱动轮轴，导向轮、导向轮轴、驱动绳、减速电机构成。所述驱动轮包括第一驱动轮、第二驱动轮；所述驱动轮轴包括第一驱动轮轴、第二驱动轮轴；所述导向轮包括第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮、第六导向轮；所述导向轮轴包括第一导向轮轴、第二导向轮轴、第三导向轮轴、第四导向轮轴、第五导向轮轴、第六导向轮轴；所述驱动绳包括第一驱动绳、第二驱动绳；所述减速电机包括第一减速电机、第二减速电机。所述的第一导向轮、第二导向轮、第三导向轮、第四导向轮、第五导向轮、第六导向轮分别安装在第一导向轮轴、第二导向轮轴、第三导向轮轴、第四导向轮轴、第五导向轮轴、第六导向轮轴上；所述的第一驱动轮、第二驱动轮分别安装在第一驱动轮轴、第二驱动轮轴上，并且由第一减速电机、第二减速电机分别驱动。

所述转动关节模块是由球形磁铁、硬铝分隔盘构成。为了使转动关节模块安装方便，可以将硬铝分隔盘根据装配方向分为上分隔盘、下分隔盘；并且若干个转动关节模块通过相邻磁铁的异性吸合串联形成关节组；在关节组内，与第一转动关节前模块的底座配合的球形磁铁上仅固定一个硬铝分隔盘，与第n关节后模块的顶座配合的球形磁铁上也仅固定一个硬铝分隔盘；其余每个转动关节模块均由一个球形磁铁、两个硬铝分隔盘组成。

所述末端部分由探头和检测设备构成；所述检测设备可为无线传感器或微型摄像头等用于检测工作环境信息的设备。