[发明专利]一种W型卷尺弹簧两平移自由度并联可伸缩机械臂

说明书

本发明公开一种W型卷尺弹簧两平移自由度并联可伸缩机械臂，涉及可伸缩柔性机械臂技术领域，包括承重架、底部工作平台和W型卷尺驱动单元；承重架设于W型卷尺驱动单元顶部，底部工作平台设于W型卷尺驱动单元底部。通过W型卷尺运动单元与底部驱动电机单元联动，使机械臂具备两自由度，保证机械臂全平面内的工作范围，提高了机械臂运动的灵活性，且整体结构简单、质量轻。采用具有自动收缩特性的柔性卷尺弹簧作为连杆臂，满足机械臂刚度需求，便于携带及进行搭载作业。采用三个连接架搭配单工作平台的方式，可以通过控制三连接架的间距和卷尺弹簧的长度，可任意设置工作平面范围的大小，极大地提高工作的灵活性和被搭载设备的多样性。

技术领域

本发明涉及可伸缩柔性机械臂技术领域，特别是涉及一种W型卷尺弹簧两平移自由度并联可伸缩机械臂。

背景技术

出于车间工作环境或者日常生活的工作所需，某些设备需要装配机械臂完成作业，例如无人机需要搭载机械臂完成对目标物的抓取、物流拣货系统需要搭载机械臂完成对货物的拣取等。这种机械臂必须具备一定刚度、结构简单、便于携带、适应性强、伸展范围广等特点。目前可伸缩的机械臂大多采用传统的刚性结构，虽然具有精度高、承载力大等特点，但结构比较复杂、操作麻烦、体积和重量较大。由于无人机的载荷能力有限以及拣货系统的载荷要求低，需要一种新型的轻质可伸缩机械臂。

当前可满足这种实际需求的技术方案多是可操作性不强的柔性机械臂，主要存在以下不足：

(1)机械臂功能无法做到兼顾柔性和灵活性，单电机驱动的两自由度机械臂一般结构简单但只能按特定线路移动，而且稳定性较差，整体工作空间范围偏小；多自由度机械臂装置结构又过于复杂，质量较重，不适合无人机等搭载作业；

(2)采用柔性度过强的材料作为伸缩臂，稳定性不好，容易晃动导致目标物脱落而且刚度不足容易变形；

(3)对于类似采用卷尺弹簧的机械臂，多采用单电机控制弹簧的伸长，柔性臂的结构较为稳定，但机构的操作空间只能在竖直平面上伸缩，不能实现左右平面移动。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种W型卷尺弹簧两平移自由度并联可伸缩机械臂，以解决上述现有技术存在的问题，用卷尺弹簧制成柔性并联机械臂，不仅结构简单、质量低、伸缩比大，而且基于卷尺自身特性，保证了机械臂整体刚度，该并联机械臂具有两个自由度，可实现上下伸缩、左右平移，工作范围广泛，下方平台可搭载机械手以完成对目标物的抓取作业。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种W型卷尺弹簧两平移自由度并联可伸缩机械臂，包括承重架、底部工作平台和W型卷尺驱动单元；所述承重架设置于所述W型卷尺驱动单元顶部，所述底部工作平台设置于所述W型卷尺驱动单元底部。

可选的，所述W型卷尺驱动单元包括一个上部驱动机构、两个下部驱动机构和两个卷尺弹簧，所述承重架底部中间位置设置有所述上部驱动机构，所述底部工作平台顶部两侧分别设置有一所述下部驱动机构，所述卷尺弹簧的一端与所述承重架底部一侧相连接，所述卷尺弹簧中部与一个所述下部驱动机构传动连接，所述卷尺弹簧另一端与所述上部驱动机构传动连接。

可选的，所述承重架底部中间位置设置有第二连接架，所述承重架底部两侧分别设置有一第一连接架；两个所述卷尺弹簧的一端分别与对应侧的所述第一连接架的底部相连接；所述上部驱动机构设置于所述第二连接架上。

可选的，所述卷尺弹簧的一端与所述第一连接架的底部可转动连接。

可选的，所述第一连接架的底部设置有一轮毂半轴，所述轮毂半轴为半圆柱型结构，所述轮毂半轴可转动的设置于所述第一连接架的底部；所述卷尺弹簧的一端与所述轮毂半轴相连接。