[发明专利]一种基于智能材料驱动的仿生柔性机械臂

说明书

本发明公开了一种基于智能材料驱动的仿生柔性机械臂，包括SMA(形状记忆合金)弹簧、PCB板、铝合金板、球铰节点；所述PCB板与所述铝合金板固定连接；所述球铰节点的一端与所述铝合金板固定连接，另一端与另一个所述铝合金板固定连接；所述SMA弹簧的的一端与所述PCB板相连接，另一端与另一个所述PCB板相连接；所述仿生柔性机械臂可以在所述SMA弹簧驱动下在所述球铰节点处转动。本发明具有多个可调控的转动自由度，与现有技术相比具有更好的灵活度和柔顺性，可以更加快速、便捷、精准地将端部定位到需要操作的目标位置。

技术领域

本发明涉及柔性机械臂技术领域，尤其涉及一种基于智能材料驱动的仿生柔性机械臂。

背景技术

生活中有很多涉及狭窄、弯曲、受限的空间的工作不适合人们直接操作，机械臂是人们进行这类操作的常用工具。

一方面，刚性机械臂自动化控制度高，但是另一方面，由于目前所用的机械臂柔顺度、灵活度有限，难以便利且精确地定位到目标位置，使得这类操作的实际实施变得困难。柔性机械臂灵活性好、体积小、质量轻、环境适应性好、噪声低。因此，在需要柔顺度与灵活度的条件下柔性机械臂能够充分的完成自身的工作。

因此，本领域技术人员致力于开发一种柔性机械臂，以满足上述特殊环境下的特定需求。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是现有刚性机械臂结构复杂、灵活性差、容易发生刚性碰撞，难以应用于复杂未知环境和操控难问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于智能材料驱动的仿生柔性机械臂，其特征在于，包括SMA(形状记忆合金)弹簧、PCB板、铝合金板、球铰节点；所述PCB板与所述铝合金板固定连接；所述球铰节点的一端与所述铝合金板固定连接，另一端与另一个所述铝合金板固定连接；所述SMA弹簧的的一端与所述PCB板相连接，另一端与另一个所述PCB板相连接；所述仿生柔性机械臂可以在所述SMA弹簧驱动下在所述球铰节点处转动。

进一步地，所述SMA弹簧适于被固定到不同的所述PCB板，从而决定所述仿生柔性机械臂的弯曲部位和可弯曲程度。

进一步地，所述铝合金板上设有PCB板连接孔和球铰节点连接孔，用于与所述PCB板和所述球铰节点相连接。

进一步地，所述铝合金板整体呈圆盘状，所述PCB板连接孔分为3组均匀布置于所述铝合金板的外边缘处；所述球铰节点连接孔位于所述铝合金板的中心处。

进一步地，每组所述PCB板连接孔的数目为3个。

进一步地，所述PCB板整体呈圆盘状，所述PCB板上设有中心孔、铝合金板连接孔和SMA弹簧连接孔，用于与所述铝合金板和所述SMA弹簧相连接。

进一步地，所述中心孔位于所述PCB板的中心处，所述铝合金板连接孔与所述PCB板连接孔相配合，所述SMA弹簧连接孔分为3组均匀布置于所述PCB板的外边缘处。

进一步地，每组所述SMA弹簧连接孔的数目为4个。

进一步地，单节所述仿生柔性机械臂有六根SMA弹簧呈八面体布置，从而决定所述仿生柔性机械臂能够三个方向转动。

进一步地，所述PCB板与所述铝合金板通过螺栓固定连接；所述铝合金板与所述球铰节点通过螺栓固定连接；所述SMA弹簧与所述PCB板通过螺栓相连接。

进一步地，所述PCB板简化了所述SMA弹簧连接孔的布置，4个所述SMA弹簧连接孔靠外边2个与上边2个所述SMA弹簧相连接，靠里边2个所述SMA弹簧连接孔与下边2个所述SMA弹簧相连接。

进一步地，所述SMA弹簧是TiNi基SMA弹簧，其弹簧丝直径为0.51mm，弹簧的中径为3.45mm。

与传统方法和装置相比，本发明具备以下有益效果：