[实用新型]一种具有柔性连杆的蛇形机械臂

说明书

一种具有柔性连杆的蛇形机械臂，包括臂体和驱动部，所述驱动部包括驱动单元和用于承载驱动单元的支撑架，所述臂体通过连接板与支撑架的前端连接，所述臂体由多个骨节依次柔性连接而成，每个骨节均包括一柔性套管以及固定在柔性套管末端的法兰，柔性钢索穿过柔性套管和法兰中心孔将多个骨节串联，该根柔性钢索的后端与连接板连接，该根柔性钢索的前端与臂体末端的法兰连接。本实用新型提供了一种体积小、可实现任意方向转动、结构简单的具有柔性连杆的蛇形机械臂。

技术领域

本实用新型涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种具有柔性连杆的蛇形机械臂。

背景技术

在自动化生产、加工过程中经常需要使用机械臂来完成一些工作,常见的机械臂包括以下几种方式：

第一种是采用三轴运行机构,即该机械臂安装在一个三轴叠加运行的平台上,通过该平台在方向上的运行,带动机械臂实现在三维空间中的运行。第二种是在上述第一种基础上增加旋转机构,以增加一个旋转方向上的运行。第三种是采用连杆机构,即该机械臂采用多连杆枢接,通过控制连杆的伸缩从而控制机械臂在各个方向上的运行。

另外,还可将上述几种模式相互结合,组合形成多用途机械臂。但是上述机械臂存在一个最大的问题就是,机械臂自身难以实现任意角度的弯曲。虽然通过连杆机构可以实现一定的弯曲功能,但是这种机构仅仅适用于较大的机械臂,对于一些体积较小的精密产品而言,连杆机构的结构复杂,难以适应。

生物蛇的运动模式具有较高的稳定性和环境适应性,其中侧向蜿蜒运动是生物蛇最典型和最高效的运动模式之一。蛇形机械臂是一种以生物蛇为原型的多自由度驱动仿生机械臂,利用关节与连杆模拟生物蛇的脊柱结构。

发明内容

为了克服现有机械臂存在灵活性不足、控制困难、结构复杂的不足，本实用新型提供了一种体积小、可实现任意方向转动、结构简单的具有柔性连杆的蛇形机械臂。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种具有柔性连杆的蛇形机械臂，包括臂体和驱动部，所述驱动部包括驱动单元和用于承载驱动单元的支撑架，所述臂体通过连接板与支撑架的前端连接，所述臂体由多个骨节依次柔性连接而成，每个骨节均包括一柔性套管以及固定在柔性套管末端的法兰，柔性钢索穿过柔性套管和法兰中心孔将多个骨节串联，该根柔性钢索的后端与连接板连接，该根柔性钢索的前端与臂体末端的法兰连接，第一个骨节与连接板铰接；

每个法兰周向设有四个均匀布置的穿孔，所述驱动单元包括两个转盘和两根牵引绳，两个转盘可转动的安装在支撑架上，每个转盘外一周设有凹槽，两根牵引绳的中部分别缠绕在两个转盘的凹槽内并固定在转盘上，其中一根牵引绳的两端分别依次穿过所有骨节法兰上的上下两个穿孔，并通过钢丝夹头夹紧在最后一个法兰上，另外一根牵引绳的两端分别依次穿过所有骨节法兰上的左右两个穿孔，并通过钢丝夹头夹紧在最后一个法兰上；每个转盘分别与一个旋转电机连接，两个旋转电机分别驱动两个转盘，两个转盘分别控制两根牵引绳的张紧和防松。

进一步，所述柔性套管为三节圆筒状柔性套管。

再进一步，所述连接板周向均设有四个通孔，两根牵引绳中的一根牵引绳的两端分别穿过连接板上的上下两个通孔，再穿过骨节法兰上的上下两个穿孔；另外一根牵引绳的两端分别穿过连接板上的左右两个通孔，再穿过骨节法兰上的左右两个穿孔。

本实用新型的设计构思为：是模拟蛇设计而成,整个机械臂由若干个骨节相互枢接构成,骨节与骨节之间采用柔性钢索连接,即两骨节之间可实现上下、左右摆动；所有可转动的骨节都通过一组牵引绳牵引,牵引绳通过驱动单元驱动,从而可实现骨节之间的相互摆动；该设计理念是两相邻骨节结合部具有两个自由度,通过双电机驱动分别驱动其中一个自由度；这种所有骨节的摆动叠加起来就形成了整个机械臂任意方向摆动、机械臂自身也可形成任意角度的弯曲。本实用新型采用这种蛇形设计,可使整个机械臂的结合尽可能紧凑,同时确保机械臂具有足够和较大的弯曲范围。