一种仿象鼻的柔性机械臂及其应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114986533A(43)申请公布日2022.09.02(21)申请号202210751016.0(22)申请日2022.06.30(71)申请人西南科技大学地址621000四川省绵阳市涪城区青龙大道中段59号(72)发明人臧红彬何金洧吴廷友蔡林罗芳邱琳(74)专利代理机构绵阳山之南专利代理事务所(普通合伙)51288专利代理师沈强(51)Int.Cl.B25J11/00(2006.01)B25J9/10(2006.01)权利要求书4页说明书9页附图5页(54)发明名称一种仿象鼻的柔性机械臂及其应用(57)摘要本发明公开了一种仿象鼻的柔性机械臂及其应用，属于仿生机械领域，目的在于解决传统刚性机械臂将驱动电机安装于臂身上，在增加手臂重量的同时，使得手臂内部留有空腔，还需考虑水压对手臂壳体的挤压影响的问题。发明人首先对柔性臂机械系统进行了整体的结构设计；再确定出适合的手臂关节类型与尺寸；发明人对电机输出轴与通讯接口处进行水密封设计，从而适应于水下工作环境；对驱动系统创新设计，减少驱动电机数量，从而获得更加紧凑的机身机构和更轻的机身重量。CN114986533ACN114986533A权利要求书1/4页1.一种仿象鼻的柔性机械臂，包括执行单元、支撑单元、驱动单元、连接组件、刚性组件、抓取单元；所述执行单元包括工作端板、执行关节组件、固定端板、万向节，所述工作端板、执行关节组件、固定端板通过万向节依次相连并构成执行单元；所述执行关节组件为N个，N为自然数且N≥2；每个执行关节组件由M个柔性臂关节构成，M为自然数且M≥1；所述工作端板朝向固定端板的一侧设置有两个第一关节底座，所述第一关节底座相互平行设置，所述第一关节底座上设置有第一螺纹通孔，位于工作端板上的两个第一螺纹通孔采用同轴线设计；将柔性臂关节的一面记为第一连接面，将柔性臂关节上与第一连接面相平行的一面记为第二连接面；所述第一连接面上、第二连接面上分别设置有两个第二关节底座，所述第二关节底座上设置有第二螺纹通孔；单个柔性臂关节上，位于第一连接面上的两个第二关节底座上的第二螺纹通孔采用同轴线设计，位于第二连接面上的两个第二关节底座上的第二螺纹通孔采用同轴线设计，将第一连接面上的第二关节底座上第二螺纹通孔的轴线在第一连接面上的投影记为第一投影线，将第二连接面上的第二关节底座上第二螺纹通孔的轴线在第一连接面上的投影记为第二投影线，所述第一投影线与第二投影线所呈的夹角为90°；所述固定端板朝向工作端板的一侧设置有两个第三关节底座，所述第三关节底座相互平行，所述第三关节底座上设置有第三螺纹通孔，位于固定端板上的两个第三螺纹通孔采用同轴线设计；所述工作端板与相邻的柔性臂关节之间通过一个万向节与第一关节底座、第二关节底座的配合实现二自由度的转动连接，相邻两个柔性臂关节之间通过一个万向节与第二关节底座的配合实现二自由度的转动连接，所述固定端板与相邻的柔性臂关节之间通过一个万向节与第二关节底座、第三关节底座的配合实现二自由度的转动连接；所述支撑单元包括电机箱体、密封板、连接电缆、水密插头、第一支座、第二支座、基线箱座，所述电机箱体呈两端开口的中空腔体，所述密封板分别设置在电机箱体的两端开口上且电机箱体与密封板构成驱动控制箱；所述第一支座、第二支座分别为一组，所述第一支座与驱动控制箱相连且驱动控制箱能为第一支座提供支撑，所述第二支座与驱动控制箱相连且驱动控制箱能为第二支座提供支撑；所述驱动单元包括驱动电机、主动轮、第一从动轮、第二从动轮、与第一从动轮相配合的第一驱动丝杠、与第二从动轮相配合的第二驱动丝杠、直线导轨、丝杠螺母，所述直线导轨、丝杠螺母分别为2个；所述驱动电机设置在电机箱体的中空腔体内，所述驱动电机通过连接电缆与水密插头相连，所述驱动电机的输出轴与主动轮相连且驱动电机能带动主动轮转动；所述电机箱体上设置有与水密插头相配合的连接线孔，所述水密插头设置在连接线孔上；所述第一支座、第二支座上分别设置有第二导向孔，所述第一支座为一组，所述第一支座与驱动控制箱相连且驱动控制箱能为第一支座提供支撑，所述第一驱动丝杠穿过第一支座且第一驱动丝杠能相对第一支座转动；2CN114986533A权利要求书2/4页所述第二支座为一组，所述第二支座与驱动控制箱相连且驱动控制箱能为第二支座提供支撑，所述第二驱动丝杠穿过第二支座且第二驱动丝杠能相对第二支座转动；所述第一从动轮、第二从动轮分别与主动轮相啮合，所述第一从动轮、第二从动轮对称设置在主动轮两侧且主动轮能带动第一从动轮、第二从动轮同步、同向、同速转动；所述直线导轨与驱动控制箱相连且直线导轨能相对驱动控制箱保持静止，所述丝杠螺母分别设置在第一驱动丝杠、第二驱动丝杠上且丝杠螺母能分别沿第一驱动丝杠的轴