[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

说明书

本发明涉及一种驱动绳自动张紧的柔性检测机器人及其控制方法，具有可移动的机架，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，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，弯曲单元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关节动作的驱动绳，驱动绳通过导向组件导向后与牵引组件底端连接。本发明通过改变导向组件中压缩弹簧压缩量实现连续体机器人的驱动绳的张紧，并反馈补偿驱动绳的变形，具有减少更换驱动绳的频率、节约成本、提高效率和控制等优点。

技术领域

本发明涉及自动化控制技术领域，尤其是一种驱动绳自动张紧的柔性检测机器人及其控制方法。

背景技术

绳驱动连续式柔性机器人被广泛应用于医疗、救援等领域，但驱动绳极易受拉力变长发生松弛，从而影响机器人的控制精度，甚至产生安全隐患，但为了尽量减小绳与弯曲体的耦合，提高系统精度，弯曲体的绳孔内径与驱动绳直径接近，导致驱动绳的更换相当困难；另一方面机器人的不同驱动绳在工作过程中受拉力影响，导致绳长变化量不同，容易造成弯曲单元在运行过程中摆动幅度大，对工作环境冲击大，现有的传统结构中，要求对电机进行协同控制，使得控制算法较复杂，实现成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服现有技术中之不足，本发明提供一种驱动绳自动张紧的柔性检测机器人及其控制方法，实现对绳驱动连续体机器人在运行过程中绳长张紧，并对发生变形的连续体机器人的绳长进行补偿与零位回复。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：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，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。

所述电机模组：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；

所述牵引组件: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；

所述导向组件：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；

所述弯曲关节：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。

具体说，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。

优选地，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。

进一步地，为防止芯柱弹簧在中空通道内产生转动，影响控制精度，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。

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，以实现一节弯曲关节的两个自由度转动。