[发明专利]一种可变杆长的等曲率柔性机械臂

说明书

一种可变杆长的等曲率柔性机械臂，包括多个单元臂段，相邻单元臂段通过联动绳连接并等曲率运动；每个单元臂段包括第一臂杆段及第二臂杆段，所述第一臂杆段与第二臂杆段通过球销副连接为一体；而相邻单元臂段，则其中一个单元臂段中的第二臂杆段与另一个单元臂段中的第一臂杆段通过滑移副连接为一体。该等曲率柔性机械臂能够兼顾大工作空间和小工作空间，且运动灵活。

技术领域

本发明涉及等曲率柔性机械臂，特别涉及可变杆长的等曲率柔性机械臂。

背景技术

柔性机械臂具有灵活度高、避障能力强等优点，在狭小的空间和复杂环境中运动和操作能力强，在航空航天制造、大型装备检测维护等领域具有重要的应用价值。目前，柔性机械臂主要有两类，一类是在每段臂杆关节连接处均设置独立驱动；另一类则是等曲率联动机构。其中，等曲率联动机构，其将机械臂整体分割为几个大的单元，对每个单元进行驱动，单元内部由联动机构实现两个正交转轴解耦的等曲率运动，如中国专利CN109773769B中公开的一种基于球销副的柔性机械臂；然而，每个单元臂段的长度对整臂的工作空间和灵活性影响较大，通常每个单元臂段长度大可以带来更大的工作空间，但是同时会导致在狭小空间中运动不灵活，通用性不强。

发明内容

本发明旨在提供一种能够兼顾大工作空间和小工作空间，且运动灵活的可变杆长的等曲率柔性机械臂。

本发明所述的一种可变杆长的等曲率柔性机械臂，包括多个单元臂段，相邻单元臂段通过联动绳连接并等曲率运动；每个单元臂段包括第一臂杆段及第二臂杆段，所述第一臂杆段与第二臂杆段通过球销副连接为一体；而相邻单元臂段，则其中一个单元臂段中的第二臂杆段与另一个单元臂段中的第一臂杆段通过滑移副连接为一体。

在其中一个单元臂段中的第二臂杆段与另一个单元臂段中的第一臂杆段之间还设置有带动滑移副复位的弹性复位件。

在相邻单元臂段之间还设置有限制滑移副运动距离以及确保各单元臂段等曲率运动的连杆组件。

本发明所述的一种可变杆长的等曲率柔性机械臂，在驱动绳以及联动绳的共同作用下，多个单元臂段可以实现等曲率运动；由于每个单元臂段中的第一臂杆段和第二臂杆段通过球销副连接，因而可实现柔性机械臂整体在X和Y轴两个方向上的转动自由度；而由于相邻单元臂段，其中一个单元臂段中的第二臂杆段与另一个单元臂段中的第一臂杆段通过滑移副连接为一体，因而可实现相邻单元臂段在其轴向(即Z轴方向)产生相对移动，从而实现柔性机械臂的整体伸缩，即实现了柔性机械臂的可变杆长，以使等曲率柔性机械臂能够兼顾大工作空间和小工作空间，且运动灵活。

而在设置有滑移副的第二臂杆段和第一臂杆段之间设置有带动滑移副复位的弹性复位件，即可带动滑移副复位，使身长的等曲率柔性机械臂缩短复位。

此外，在相邻单元臂段之间还设置有限制滑移副运动距离以及确保各单元臂段等曲率运动的连杆组件，则可有效避免滑移副移动距离过大且可确保在等曲率柔性机械臂变换杆长的过程中，各单元臂段仍可实现等曲率运动。

附图说明

图1为本发明实施例结构示意图。

图2为本发明实施例单个单元臂段分解示意图。

图3为本发明实施例滑移副结构示意图。

图4为本发明实施例滑移副实现变杆长的机构简图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。