[发明专利]一种连续体机器人

权利要求书

1.一种连续体机器人，其特征在于，包括若干驱动线绳、线绳驱动系统、线管、执行臂和执行臂驱动系统；

所述线绳驱动系统，用于控制所有驱动线绳，包括支撑架，均匀固定于所述支撑架上且与所述驱动线绳数量对应的的若干线绳驱动装置和换路机构；各线绳驱动装置均分别包括驱动轴、导向轮、引导装置和供能装置；所述引导装置包括压轮和定位部件，所述压轮和导向轮均安装于该定位部件上；所述驱动轴沿其轴向依次分为花键轴、线槽轴和丝杆轴；所述花键轴通过花键螺母与所述供能装置连接，由所述供能装置驱动所述花键轴转动，且所述花键轴与花键螺母键配合实现所述驱动轴的周向定位；所述线槽轴用于固定和缠绕相应的驱动线绳，该驱动线绳由所述导向轮导出，且通过所述线槽轴与压轮之间的滚动接触以压紧驱动线绳；所述丝杆轴与一丝杆螺母相配合，使得所述驱动轴在旋转的同时产生沿轴向的平移；所述换路机构用于将各线绳驱动装置引出的所述驱动线绳导入所述线管，且所有驱动线绳在线管内均匀分布；

所述执行臂驱动系统，用于将线管内的驱动线绳引入所述执行臂，并通过驱动线绳向所述执行臂提供驱动力；

所述执行臂，包括多个依次连接的关节段，执行臂的尾端与所述执行臂驱动系统固定，各驱动线绳从所述执行臂驱动系统进入执行臂后，执行臂的各关节段分别由相应的驱动线绳控制运动；各关节段均分别由多个相同的关节依次串联构成，各关节均分别包括两个具有相同构型的滚动接触关节主体、分别固定于各滚动接触关节主体外侧的连接体以及通过连接体固定于滚动接触关节主体外侧的两根柔性杆；各滚动接触关节主体均分别包括由相应连接体固接的四个凸耳，四个凸耳形成两组并分列于滚动接触关节主体的两端；其中一个所述滚动接触关节主体一端的两个凸耳与另一个所述滚动接触关节主体一端的两个凸耳之间分别形成滚动接触面，各滚动接触面为过相应柔性杆中心点且与柔性杆中心点处斜率垂直的切线所组成的包络线。

2.根据权利要求1所述的连续体机器人，其特征在于，各线绳驱动机构中，所述线槽轴上设有螺旋形线槽，该螺旋形线槽的导程和旋向分别与所述丝杆轴的导程和旋向相同。

3.根据权利要求2所述的连续体机器人，其特征在于，各线绳驱动机构中，所述供能装置包括驱动电机、固定套接于该驱动电机的输出轴上的主动带轮、固定套接于所述花键螺母上的从动带轮、以及连接于所述主动带轮和从动带轮之间的传动带；

各线绳驱动机构，均分别包括一固定座，所述固定座一端设有供所述花键轴穿过的第一通孔，在穿过该第一通孔后的花键轴上套设所述花键螺母；所述固定座另一端设有供所述丝杆螺母和丝杆轴穿过的第二通孔，以及供所述驱动电机输出轴穿过的第三通孔；所述定位部件位于所述固定座一侧，且两者固接。

4.根据权利要求3所述的连续体机器人，其特征在于，各线绳驱动机构中，所述定位部件中部具有容纳所述压轮的腔体，所述压轮在该腔体内仅可沿压轮的轴线自由转动；所述定位部件的一侧设有与所述压轮的转轴连接的弹簧，用于保证所述压轮的滚筒表面与线槽轴之间的滚动接触配合。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的连续体机器人，其特征在于，在所述换向机构上还设有力传感器，用于检测各驱动线绳上的拉力。

6.根据权利要求1所述的连续体机器人，其特征在于，所述执行臂驱动系统包括由翻转部和进给部通过轴承配合形成的执行机构，用于驱动所述执行机构沿滑轴滑动的进给驱动装置，分别位于所述滑轴两端且共第一轴设置的第一定轴机构和第二定轴机构，以及通过所述第一定轴机构使滑轴和执行机构的翻转部绕所述第一轴旋转的旋转驱动装置；所述线管的出线端穿过第一定轴机构后伸入执行机构内，然后由直径小于线管的连接管将各驱动线绳引出第一定轴机构，所述执行臂的尾端穿过第二定轴机构后与连接管引出的各驱动线绳连接；在所述第一定轴机构和第二定轴机构之间还设有用于将所述执行臂、线管和连接管均收束到所述第一轴的中轴线处的引导机构，使得所述执行臂和连接管之间无摩擦接触。