[发明专利]一种线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人

摘要

本发明公开了一种线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人系统。该机器人系统包括驱动模块基座1、电机2、滑轮3、滑轮4、驱动连接盘5、驱动顶部连接盘6、连接杆7、中部驱动模块8、圆盘9、圆盘10、圆盘11、柔性管12、中部柔性管13、柔性管14、绳索15、气眼钉16；本发明机器人具有局部弯曲和伸缩的功能，且伸缩顺序和长度灵活可控。本发明的机器人关节灵活性好，实现方式简便，可控力强。 1

主权项

1.线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，包括驱动模块基座(1)、电机(2)、滑轮(3)、滑轮(4)、驱动连接盘(5)、驱动顶部连接盘(6)、连接杆(7)、中部驱动模块(8)、圆盘(9)、圆盘(10)、圆盘(11)、柔性管(12)、中部柔性管(13)、柔性管(14)、绳索(15)、气眼钉(16)；

线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人系统由操纵模块和驱动模块构成。操纵模块是由三个兼具弯曲伸缩的柔性套管(12‑14)组成，任意两个内外套管关节可以实现相对滑动且顺序可控。每个兼具弯曲伸缩模块包含柔性套管(12‑14)、带有均布孔的圆盘(9‑11)、气眼钉(16)及柔性绳索(15)。套管(12‑14)表面分布有圆形通孔与气眼钉(16)固定连接，3根柔性绳索(15)通过气眼钉(16)和套管(12‑14)固定连接或贯穿以引起轴向移动，实现伸缩功能。内外柔性套管的圆盘(9‑11)固定连接在套管(12‑14)表面，且均匀分布；中部套管(13)的圆盘(10)只在分布在套管中部以减少系统总体尺寸。除底部套管(15)外每个套管的顶部圆盘与柔性绳索(15)固定连接，柔性绳索(15)穿过其余圆盘(9‑11)的通孔进行轴向运动，通过改变绳索15长度实现关节弯曲功能。

驱动模块通过连接杆将驱动模块基座(1)和驱动连接盘(5‑6)固定连接。滑轮(3‑4)和驱动连接盘(5)固定连接，并且均匀分布在连接盘(5)底部。驱动模块基座(1)表面相应的均匀分布有6个电机(2)，柔性绳索(15)通过滑轮(3‑4)与电机(2)连接，为机器人弯曲功能供电。其余3根柔性绳索(15)穿过中部驱动模块(8)，为机器人伸缩功能供电。

2.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的模块化多关节柔性机器人，保持结构形式不变的情况下，通过更改结构参数，实现对机器人相邻两个关节之间相对伸缩量及弯曲程度的调整。

3.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的电机(2)采用直流永磁电机、直流无刷电机或者步进电机。

4.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的滑轮(3)、滑轮(4)可以根据关节之间传动力和能量的大小进行选择。

5.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的驱动连接盘(5)、驱动顶部连接盘(6)、连接杆(7)、圆盘(9)、圆盘(10)、圆盘(11)直径及厚度可以根据关节之间传动力和能量的大小进行选择。

6.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的柔性管(12)、中部柔性管(13)、柔性管(14)的结构尺寸，包括外直径，内直径和长度均可以调整，以满足机器人整体长度和灵活性的要求。

7.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的柔性管(12)、中部柔性管(13)、柔性管(14)管壁内可增加负载，如方便实时观测的照相机、光源等小型器械。

8.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的绳索(15)可根据所需拉力的大小，进行材料和直径的选择。

9.根据权利要求1所述的线驱动可同时伸缩和弯曲的柔性机器人，其特征在于，所述的气眼钉(16)可换成圆形垫片，两片圆形垫片分别贴合在内外管壁，起到加固作用，防止管壁破坏。