[发明专利]一种软体机械臂及其驱动方法

权利要求书

1.一种软体机械臂，包括基座(6)和执行模块；其特征在于：所述的执行模块包括末端效应器(1)、软管(2)、弹簧(3)、衔接盘(4)和螺旋输水管(7)；所述末端效应器(1)包括安装块(1-1)和软管挤压组件；所述安装块(1-1)的主体呈正n棱柱状，每一侧面特征均相同；安装块(1-1)的n个侧面上均开设有滚子让位槽(1-1-1)；末端限位块(1-1-4)的内侧设置有初始限位缝；初始限位缝与滚子让位槽(1-1-1)连通；安装块(1-1)的n个侧面上均安装有软管挤压组件；软管挤压组件包括垫板(1-2)、盖板(1-3)、小滚子(1-5)和大滚子(1-6)；垫板(1-2)固定在安装块(1-1)的侧面上；盖板(1-3)固定在垫板(1-2)的外侧面上；垫板(1-2)和盖板(1-3)均呈U字形；安装块(1-1)的侧面、垫板(1-2)的两侧面、盖板(1-3)的内侧面相互对应的位置均开设有同轴的两个半圆柱体凹槽(1-1-2)；安装块(1-1)与垫板(1-2)之间形成大滚子安装位；垫板(1-2)与盖板(1-3)之间形成小滚子安装位；大滚子(1-6)支承在大滚子安装位；小滚子(1-5)支承在小滚子安装位；软管(2)绕过对应的大滚子(1-6)与小滚子(1-5)之间的间隙，并被压扁后进入对应的初始限位缝；螺旋输水管(7)的两端与末端效应器(1)、基座(6)分别连接；末端效应器(1)与基座(6)之间依次间隔排列有一个或多个衔接盘(4)；螺旋输水管(7)穿过各衔接盘(4)；螺旋输水管(7)能够将基座(6)处的水输送到末端效应器(1)喷出；

软管(2)共有n根，n≥3；基座(6)上安装有n个收卷辊(6-8)；n个软管的起始端与基座(6)连接；n个软管以膨胀状态穿过各衔接盘(4)，并在末端效应器(1)压至扁平状态后绕回，再次穿过衔接盘(4)并收卷到对应的收卷辊(6-8)上；软管的扁平部分位于膨胀部分的内侧；n个软管的起始端均与水源连接，且能够独立注液；n根软管(2)环绕在螺旋输水管(7)的四周。

2.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：所述的基座(6)与最内端的衔接盘(4)之间、相邻两个衔接盘(4)之间、最外端的衔接盘(4)与末端效应器之间均形成一个弯曲关节；每个弯曲关节中均设置有一组拉绳传感器；一组拉绳传感器共有m个；m≥3；拉绳传感器的外壳、检测绳与对应弯曲关节的两端分别固定。

3.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：最内端的衔接盘(4)与基座(6)之间、相邻两个衔接盘(4)之间、最外端的衔接盘(4)与末端效应器(1)之间均通过多根弹簧连接。

4.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：所述的衔接盘(4)上开设有沿着中心穿管孔(4-1)的周向排列的n个软管通过孔；衔接盘(4)在n个软管通过孔的内侧均开有扁管限位缝；n个软管的膨胀部分分别穿过衔接盘(4)的n个软管通过孔；n个软管的扁平部分分别穿过衔接盘(4)的n条扁管限位缝。

5.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：所述衔接盘(4)的中心位置开设有中心穿管孔(4-1)；所述的执行模块还包括中央支管(5)；中央支管(5)依次穿过基座的中心孔、各衔接盘上的中心穿管孔(4-1)，连接至末端效应器(1)；螺旋输水管(7)环绕在中央支管(5)的外侧。

6.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：n根软管(2)呈正n边形排列。

7.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：n根软管(2)分别连接到基座(6)上的n个通水接口(6-6)；n个通水接口(6-6)分别连接到n个双向液泵。

8.根据权利要求1所述的一种软体机械臂，其特征在于：所述的基座(6)上开设有n条扁管让位缝(6-2)；基座(6)上安装有n个收卷组件；收卷组件包括收卷壳(6-7)和收卷辊(6-8)；收卷壳(6-7)固定在基座(6)上；收卷辊(6-8)支承在收卷壳(6-7)内；收卷辊(6-8)由电机驱动；n根软管(2)的终止段分别穿过n条扁管让位缝(6-2)后绕置到n个收卷辊(6-8)上。

9.如权利要求1所述的一种软体机械臂的驱动方法，其特征在于：步骤一、根据末端效应器所需要运动到的空间位置，确定该软体机械臂所需要的长度和弯曲程度；

步骤二、水源向各软管输入驱动液，收卷辊(6-8)正转，通过控制各收卷辊(6-8)的转速和双向液泵的输液量来控制机械臂的长度、弯曲方向和弯曲程度；

步骤三、水源停止向各软管输入驱动液，收卷辊(6-8)停止运转；利用螺旋输水管(7)将水输送到末端效应器(1)后喷出；

该软体机械臂的弯曲方法如下：

若需要向其中一根软管为中心的360/n°范围内转动时，向另n-1根软管注入驱动液，且注入驱动液的n-1根软管对应的收卷辊(6-8)正转释放软管，使得该软体机械臂向目标方向弯曲，具体弯曲的方向由注入驱动液的n-1根软管的输液量决定。