[发明专利]一种恶劣环境用紧凑型蛇形机械臂

说明书

本发明公开了一种恶劣环境用紧凑型蛇形机械臂。基座滑动嵌装在水平滑台上，中间机械臂的根端连接在基座上，中间机械臂的末端同轴安装有末端连杆组件；基座的电机驱动丝杠绕自身旋转轴转动，带动钢丝绳驱动块在丝杠和导轨上移动，带动并调节钢丝绳的位置，进而控制中间机械臂和末端连杆组件转动至指定位置。本发明左右对称式布置钢丝绳驱动组件，可以优化受力情况并紧凑基座的结构，中间机械臂采用的结构简单，装配方便，中心中空部分可通过更多线路与管路，具有运动精度高、稳定可靠、集合度高的优点，末端连杆组件监测装备齐全，防护严密，集成度高；本发明结构轻型紧凑，环境适应性高，满足高温高压高湿狭小空间恶劣环境的作业要求。

技术领域

本发明涉及一种机械臂，具体涉及一种恶劣环境用紧凑型蛇形机械臂。

背景技术

蛇形机械臂的臂体具有蛇形结构，是一类超冗余自由度机械臂，目前国内外已有多家机构进行相关领域的研究，如OC Robotics公司研制的II-X125型蛇形臂机器臂，特斯拉公司研制的电动汽车自动充电蛇形臂，新松公司研制的双闭环控制超冗余绳驱动机器人以及浙江大学研制的可检测关节姿态的绳驱动高冗余柔性机械臂。这类机械臂运动灵活，非常适合代替人类进入狭小非结构化作业环境进行检测任务，但当前该机械臂结构尚存在如下不足之处：

1)结构不够紧凑，不论是基座还是机械臂的臂体部分都有进一步紧凑化的空间。

2)防护要求考虑不足，欠缺对臂体部分少量电子元器件的防护措施。蛇形机械臂普遍采用驱动元件后置方式，所以机械臂的臂体只有少量电子元器件，这是适应恶劣环境的天然优势，但少量的电子元器件仍然需要做好防护。

事实上，众多使用场合都在进一步挑战蛇形机械臂紧凑化的极限，而且狭小空间往往伴随着恶劣的作业环境，如盾构刀盘密封舱，飞机油箱、空间站舱段、核电站等等。

发明内容

为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种恶劣环境用紧凑型蛇形机械臂，该机械臂不仅结构轻型紧凑，能适应恶劣作业环境，同时可搭载丰富的自身状态检测装置与作业工具，适用于狭小非结构化的恶劣作业环境。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括水平滑台、基座、中间机械臂、末端连杆组件，基座滑动嵌装在水平滑台上，中间机械臂的根端连接在基座上，中间机械臂的末端同轴安装有末端连杆组件；

所述的基座包括多个驱动组件、电机安装板、后面板和前面板，电机安装板、后面板和前面板沿根端到末端方向依次布置，电机安装板、后面板和前面板之间贯穿安装多个驱动组件，多个驱动组件沿圆周周向布置；

所述的驱动组件包括电机、联轴器、钢丝绳驱动块、丝杆和导轨，电机安装在电机安装板远离后面板的一侧面，联轴器安装在电机安装板和后面板之间，电机输出轴穿过电机安装板后经联轴器和丝杠的一端同轴连接，丝杠装在后面板和前面板之间，丝杠通过螺纹套装有钢丝绳驱动块，在钢丝绳驱动块靠近径向内侧的后面板和前面板之间通过导轨安装座固定装有平行于丝杠的导轨，钢丝绳驱动块滑动嵌装在导轨上并沿导轨移动，钢丝绳驱动块径向内端为一个钢丝绳扣，钢丝绳扣用于连接一根中间机械臂上的钢丝绳的一端；

所述的中间机械臂包括多根钢丝绳、多个钢丝绳座盘、多个支撑筒和多个万向节中空环，中间机械臂的外侧壁均圆周周向分布有多根钢丝绳，每根钢丝绳沿中间机械臂轴向延伸布置；所有支撑筒沿机械臂臂长方向依次串联，除了中间机械臂根端的一个支撑筒直接与基座连接，其它支撑筒的端部均固定安装有钢丝绳座盘，相邻两个支撑筒端部的钢丝绳座盘之间通过一个万向节中空环形成铰接，末端连杆组件根端安装有钢丝绳座盘，末端连杆组件的钢丝绳座盘和中间机械臂末端的一个支撑筒的钢丝绳座盘之间通过一个万向节中空环形成铰接；每个钢丝绳座盘的外侧面沿圆周周向间隔均匀设有多个锡青铜套，每个锡青铜套中穿插或固定有一根钢丝绳；