[发明专利]一种驱动绳自动张紧的柔性检测机器人及其控制方法

权利要求书

1.一种驱动绳自动张紧的柔性检测机器人，具有可移动的机架，其特征是：所述的机架上设有可移动的牵引组件，机架左侧安装有驱动牵引组件移动的电机模组,机架右侧设有导向组件，导向组件上安装有弯曲关节；

电机模组：具有转动设置在机架的左、右侧板之间的传动丝杠，机架左侧板端安装有无刷直流电机，无刷直流电机通过联轴器与传动丝杠传动连接；

牵引组件:具有定支架、与定支架中部铰接的动支架，所述的定支架中心位置固定有与传动丝杠传动连接的丝杠螺母，定支架上端固定有检测点与动支架连接的拉力传感器；

导向组件：固定架、动滑轮及定滑轮，动滑轮和定滑轮通过各自的轴承座转动设在固定架上，其中固定架上安装动滑轮的轴承座所在的滑槽内设有压缩弹簧；

弯曲关节：由若干个弯曲单元通过榫接头与卯接头连接而成，位于弯曲单元的中空通道内设有贯穿弯曲关节的芯柱弹簧，所述弯曲单元的前端连接有检测探头，弯曲单元的中空通道外侧周向均布有控制弯曲单元动作的驱动绳，所述驱动绳通过导向组件的定滑轮、动滑轮导向后与牵引组件的动支架底端连接；

所述拉力传感器与动支架连接的检测点位置到定支架中部铰接点之间的距离，与驱动绳和动支架固接的连接点到定支架中部铰接点之间的距离相同。

2.如权利要求1所述的驱动绳自动张紧的柔性检测机器人，其特征是：所述的机架底部设有推动机架移动的移动平台，所述移动平台具有底座，底座上安装有驱动丝杠，位于驱动丝杠两侧的底座上固定有滑轨，底座一侧安装有步进电机，步进电机通过联轴器与驱动丝杠传动连接，驱动丝杠上转动连接有与机架底部固接的滑块，所述的滑块与滑轨滑动配合。

3.如权利要求1所述的驱动绳自动张紧的柔性检测机器人，其特征是：所述的弯曲关节具有两节，检测探头安装在前一节弯曲关节的弯曲单元的前端面，所述弯曲单元的中空通道外侧周向均布有十二个用于穿过驱动绳的驱动绳孔，一个弯曲关节通过间隔120°分布的三根驱动绳控制。

4.如权利要求3所述的驱动绳自动张紧的柔性检测机器人，其特征是：所述的弯曲关节首末位置的两个弯曲单元的中空通道的直径比中部弯曲单元的中空通道直径小，芯柱弹簧的首末两端与弯曲单元的顶端与尾端固定。

5.如权利要求3所述的驱动绳自动张紧的柔性检测机器人，其特征是：所述的榫接头和卯接头呈十字交叉分设在弯曲单元两侧，所述弯曲单元前后交错装配而实现一节弯曲关节的两个自由度转动。

6.如权利要求1所述的驱动绳自动张紧的柔性检测机器人，其特征是：所述的动滑轮与定滑轮安装后在水平方向上的轴心距为两滑轮的半径之和，动滑轮可下降的最低位置高于定滑轮的位置。

7.一种权利要求1所述驱动绳自动张紧的柔性检测机器人的控制方法，其特征是：具有以下步骤：

S1、检测前，将连续体检测机器人推进到指定位置，在驱动绳的作用下将检测探头送到指定位置；

S2、根据所组装的弯曲单元的节数与驱动绳的材料，选择刚度合适的压缩弹簧，然后根据所选择的压缩弹簧与弯曲关节所对应的驱动绳之间的最大变化量，确定压缩弹簧的预压缩量，并把竖直状态下穿过的弯曲关节的驱动绳与牵引组件的动支架连接，让驱动绳有一定的预张紧力，将此时对应的位置标定为零位，拉力传感器将此时检测到的驱动绳拉力值发送至上位机并保存为阈值N₀；

S3、在每次检测机器人开机后，先由无刷直流电机驱动牵引组件回到零位，然后将此时拉力传感器的检测值N与阈值N₀比较，若与阈值N₀不等，表明压缩弹簧与弯曲关节不是零位状态，则控制无刷直流电机牵引驱动绳直至压缩弹簧回复零位，完成零位回复；

S4、完成零位回复后，机架移动将连续体检测机器人移动到指定位置，然后系统上位机根据目标点利用逆运动学计算驱动绳的模型变化量ΔL1，并根据反馈的驱动绳的拉力值，计算需要补偿的进给量ΔL2,ΔL2＝2*(N-N0)/K，最后计算驱动绳的实际绳长进给量为ΔL并输出，则ΔL＝ΔL1+ΔL2。