[发明专利]一种软体机械臂及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种软体机械臂及其驱动方法。本发明包括基座和执行模块。执行模块包括末端效应器、软管、弹簧、衔接盘和螺旋输水管；软管共有n根，n≥3。基座上安装有n个收卷辊。n个软管的起始端与基座连接；n个软管以膨胀状态穿过各衔接盘，并在末端效应器压至扁平状态后绕回，再次穿过衔接盘并收卷到对应的收卷辊上。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根软管环绕在螺旋输水管的四周。本发明对于衔接盘和弹簧的使用，能够有效防止软管的崩坏，维持结构的稳定性，还能在一定程度上增加机械臂的刚度。

技术领域

本发明属于柔性机械臂技术领域，具体涉及一种软体机械臂及其驱动方法。

背景技术

随着软体机器人技术在机器人技术领域占据的地位越来越重要，人们对软体机械臂的研发也越来越重视，软体机械臂由于其固有的顺应性和灵活性，在微创手术、搜索、救援以及检查等领域越来越受欢迎。然而，传统的软体机械臂仍然缺乏显著改变尺寸和长度的能力。通过对植物生长的研究，发现植物利用堆叠的方式使自身生长，于是考虑将堆叠式生长这一机理用于目前的软体机械臂上，将生长作为机器人运动的一种手段，能够克服传统软体机械臂的缺陷，提出了一种堆叠式软体生长机械臂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种软体机械臂及其驱动方法。

本发明一种软体机械臂，包括基座和执行模块。执行模块包括末端效应器、软管、弹簧、衔接盘和螺旋输水管；所述末端效应器包括安装块和软管挤压组件。螺旋输水管的两端与末端效应器、基座分别连接。末端效应器与基座之间依次间隔排列有一个或多个衔接盘。螺旋输水管穿过各衔接盘；螺旋输水管能够将基座处的水输送到末端效应器喷出。

软管共有n根，n≥3。基座上安装有n个收卷辊。n个软管的起始端与基座连接；n个软管以膨胀状态穿过各衔接盘，并在末端效应器压至扁平状态后绕回，再次穿过衔接盘并收卷到对应的收卷辊上。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根软管环绕在螺旋输水管的四周。

作为优选，所述的基座与最内端的衔接盘之间、相邻两个衔接盘之间、最外端的衔接盘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。

作为优选，最内端的衔接盘与基座之间、相邻两个衔接盘之间、最外端的衔接盘与末端效应器之间均通过都多根弹簧连接。

作为优选，所述的衔接盘上开设有沿着中心穿管孔的周向排列的n个软管通过孔；衔接盘在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的n个软管通过孔；n个软管的扁平部分分别穿过衔接盘的n条扁管限位缝。

作为优选，所述衔接盘的中心位置开设有中心穿管孔。所述的执行模块还包括中央支管。中央支管依次穿过基座的中心孔、各衔接盘的上的中心穿管孔，连接至末端效应器。螺旋输水管环绕在中央支管的外侧。

作为优选，n根软管呈正n边形排列。

作为优选，所述安装块的主体呈正n棱柱状，每一侧面特征均相同；安装块的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、盖板、小滚子和大滚子。垫板固定在安装块的侧面上。盖板固定在垫板的外侧面上。垫板和盖板均呈U字形。安装块的侧面、垫板的两侧面、盖板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)；安装块与垫板之间形成大滚子安装位；垫板与盖板之间形成小滚子安装位。大滚子支承在大滚子安装位。小滚子支承在小滚子安装位。软管绕过对应的大滚子与小滚子之间的间隙，并被压扁后进入对应的初始限位缝。

作为优选，n根软管分别连接到基座上的n个通水接口；n个通水接口分别连接到n个双向液泵。