[发明专利]基于接触辅助结构的柔性连续体机器人

权利要求书

1.基于接触辅助结构的柔性连续体机器人，其特征在于，包括末端偏转部(1)、导管部(2)和驱动模块(3)；

驱动模块(3)通过导管部(2)与末端偏转部(1)相连接；

其中，末端偏转部(1)包括：柔性机械臂本体(11)、末端偏转部驱动组件(12)及成像组件(13)；

末端偏转部驱动组件(12)装配于机械臂本体(11)外部；

成像组件(13)安装于机械臂本体(11)内部；

柔性机械臂本体(11)是一根镍钛管，柔性机械臂本体(11)上具有等间距分布的多个机械臂本体柔性关节(101)，柔性机械臂本体(11)远离的驱动模块(3)的一端端部具有端部接口(102)；

多个机械臂本体柔性关节(101)，由激光切割镍钛管加工而成；

端部接口(102)沿着柔性机械臂本体(11)端部的圆周方向，以(90)度间隔等间隔设置有四个槽口；

末端偏转部驱动组件(12)包括多个导丝盘(103)及四根驱动丝(104)；

导丝盘(103)的端面，开有四个小孔(1031)及一个大孔(1032)；

其中，四个小孔(1031)沿着导丝盘(103)的端面周向，以90度等间距均匀分布，用于引导支撑四根驱动丝(104)；

其中，一个大孔(1032)位于导丝盘(103)的正中间，与柔性机械臂本体(11)中的机械臂本体柔性关节(101)的外壁形成紧密配合；

任意相邻的两个导丝盘(103)，以单个机械臂本体柔性关节(101)为间距，安装在柔性机械臂本体(11)外壁；

四根驱动丝(104)，分别穿过导丝盘(103)端面的四个小孔(1031)，形成间隙配合；

导管部(2)包括导管部本体(21)；

导管部本体(21)是一根镍钛管，导管部本体(21)上具有等间距分布的多个导管部柔性关节(201)；

导管部本体(21)的外壁，等间距安装有多个导丝盘(103)；

其中，任意相邻的两个导丝盘(103)之间，具有五个导管部柔性关节(201)；

其中，导丝盘(103)的端面，开有四个小孔(1031)及一个大孔(1032)；

其中，四个小孔(1031)沿着导丝盘(103)的端面周向，以(90)度等间距均匀分布，用于引导支撑四根驱动丝(104)；

其中，一个大孔(1032)位于导丝盘(103)的正中间，与导管部本体(21)中的导管部柔性关节(201)的外壁形成紧密配合；

机械臂本体柔性关节( 101) 以及导管部柔性关节( 201) 的拓扑结构呈对称设计，且两者均包括多个部位的接触辅助结构，以辅助改善机构的运动性能；

机械臂本体柔性关节( 101) 以及导管部柔性关节( 201) 分别沿着柔性机械臂本体( 11) 和导管部本体( 21) 的中心轴于正交两个方向上等距交替阵列，受到驱动丝( 104)驱动而形成俯仰自由度及偏航自由度。

2.如权利要求1所述的基于接触辅助结构的柔性连续体机器人，其特征在于，成像组件(13)包括柔性光纤像束(105)及夹套(106)；

其中，柔性光纤像束(105)包括远端探头(1051)、像束本体(1052)以及近端镜头(1053)；

远端探头(1051)，与夹套(106)的内孔固定连接；

夹套(106)与柔性机械臂本体(11)中的端部接口(102)相连接，形成紧密配合。

3.如权利要求1或2所述的基于接触辅助结构的柔性连续体机器人，其特征在于，驱动模块(3)包括驱动模块支撑结构体(31)，线性滑台组(32)和导丝轮组(33)；

其中，线性滑台组(32)和导丝轮组(33)安装在驱动模块支撑结构体(31)上；

所述线性滑台组(32)共四组，分别与一根驱动丝(104)的一端相连接，分别为四根驱动丝(104)提供线性位移。

4.如权利要求3所述的基于接触辅助结构的柔性连续体机器人，其特征在于，每组线性滑台组(32)包括：旋转电机(301)、丝杆(302)、螺母(303)、滑块(304)、导轨(305)和轴承(306)；

其中，旋转电机(301)、导轨(305)及轴承(306)固定于驱动模块支撑结构体(31)上；

螺母(303)与滑块(304)固定连接；

螺母(303)上开有穿丝孔，用于固定驱动丝(104)。