一种变截面仿象鼻机械臂.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115179318A(43)申请公布日2022.10.14(21)申请号202210796497.7(22)申请日2022.07.06(71)申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市雁塔路13号(72)发明人郑建校吴雨桐王泽森(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216专利代理师李郑建(51)Int.Cl.B25J15/08(2006.01)B25J15/02(2006.01)B25J17/02(2006.01)B25J18/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图6页(54)发明名称一种变截面仿象鼻机械臂(57)摘要本发明公开了一种变截面仿象鼻机械臂，由多个万向节和钢丝绳通过步进电机驱动变截面的关节体；所述万向节均具有偏航与俯仰两个自由度；所述关节体两端的支撑盘采用变截面设计，同一个关节支撑盘之间用螺杆连接，在支撑盘上预留穿线孔，并配以阵列孔。采用变截面设计，实现了整个变截面仿象鼻机械臂的各向的卷曲运动。采用变截面设计，使得机械臂部分截面面积大小由末端最大递减到前端最小，避免了重量的浪费，更偏向仿生的实际象鼻，整臂卷曲抓取的性能也优于等截面设计。采用钢丝绳驱动，相比液压驱动更环保，无需额外液压装置；相比齿轮电机驱动的设计，灵活性更好，且大大减轻前端机械臂的重量。提高了机械臂的力学性能，操作性和精度。CN115179318ACN115179318A权利要求书1/1页1.一种变截面仿象鼻机械臂，其特征在于，所述变截面仿象鼻机械臂由多个万向节和钢丝绳通过步进电机驱动变截面的关节体；其中，所述万向节均具有偏航与俯仰两个自由度；所述关节体两端的支撑盘采用变截面设计，支撑盘之间用螺杆连接，在支撑盘上预留穿线孔，并配以阵列孔。2.如权利1要求所述的变截面仿象鼻机械臂，其特征在于，所述支撑盘最内层的穿线孔用以穿过传感器或相关附加件，支撑盘还有一个关节体凸台，关节体凸台上有一个通孔，用以和万向节进行销孔配合。3.如权利1要求所述的变截面仿象鼻机械臂，其特征在于，所述每节关节体之间采用一个万向节连接，每个关节体采用三根钢丝绳进行俯仰与偏航两个方向自由度的控制。4.如权利1要求所述的变截面仿象鼻机械臂，其特征在于，所述最外层阵列孔为用于连接螺杆的螺纹孔，与螺杆中径相匹配；中间的阵列孔为穿过钢丝绳的孔，孔径应与钢丝绳绳径相匹配；最内层穿线孔为穿过传感器相关电线的孔，为方便布线，孔径应大于钢丝绳阵列孔的孔径。2CN115179318A说明书1/4页一种变截面仿象鼻机械臂技术领域[0001]本发明属于仿生机械臂技术领域，具体涉及一种变截面仿象鼻机械臂。背景技术[0002]随着航空工业，核工业医疗发展需求传统的由刚性杆连接的机器人对复杂狭小高危等工作环境下的适应程度明显不足。从动植物触手躯干鼻等汲取灵感具有高柔性的机器人，其具有精度柔性等特点。而在此基础上改进的，力学性能更好的变截面超冗余机器人就成了一个值得研究的课题。发明内容[0003]针对现有超冗余机器人的结构，本发明的目的在于，提供一种变截面仿象鼻机械臂，该变截面仿象鼻机械臂采用绳驱动，具有操作性好，柔性高，力学性能好等特点。[0004]为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案予以实现：[0005]一种变截面仿象鼻机械臂，其特征在于，所述变截面仿象鼻机械臂由多个万向节和钢丝绳通过步进电机驱动变截面的关节体；其中，所述万向节均具有偏航与俯仰两个自由度；所述关节体两端的支撑盘采用变截面设计，支撑盘之间用螺杆连接，在支撑盘上预留穿线孔，并配以阵列孔。[0006]本发明所述支撑盘最内圈的穿线孔用以穿过传感器或相关附加件，支撑盘还有一个关节体凸台；关节体凸台上有一个通孔，用以和万向节进行销孔配合。[0007]具体地，所述每节关节体采用一个万向节连接，每个关节体采用三根钢丝绳控制万向节进行俯仰与偏航两个方向自由度的控制。[0008]进一步地，所述支撑盘最外层阵列孔为用于连接螺杆的螺纹孔，与螺杆中径相匹配；中间的阵列孔为穿过钢丝绳的孔，孔径应与钢丝绳绳径相匹配；最内层穿线孔为穿过传感器相关电线的孔，为方便布线，孔径应大于钢丝绳阵列孔的孔径。[0009]本发明的变截面仿象鼻机械臂与现有技术相比，带来的有益效果是：[0010]采用变截面设计，机械臂部分截面面积大小由末端最大递减到前端最小，相比大截面设计更为小巧，前端可进入狭小区域，避免了重量的浪费；更偏向仿生的实际象鼻，整臂卷曲抓取的性能也优于等截面设计。相比小截面设计，所设计末端的悬臂梁力学性能更好，精度更佳。而变截面设计更偏向仿生的实际象鼻，整臂蜷曲抓取的性能也优于等截面设计。[0011]采用钢丝绳驱动，相比液压驱动更环保，简洁，无需额外液压装置；相比齿轮电机