一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110712196A(43)申请公布日2020.01.21(21)申请号201911049376.0(22)申请日2019.10.30(71)申请人长沙理工大学地址410114湖南省长沙市天心区万家丽2段960号(72)发明人黄龙刘北尹来容张鹏周荡(51)Int.Cl.B25J9/06(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人(57)摘要一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，其包括驱动部分、若干个转动关节模块和末端部分。所述驱动部分由驱动箱体、驱动箱盖板、驱动轮、驱动轮轴，导向轮、导向轮轴、驱动绳、减速电机构成；所述转动关节模块是由球形磁铁、硬铝分隔盘构成，其中硬铝分隔盘根据装配方向分为上分隔盘、下分隔盘；所述末端部分由探头和检测设备构成。本发明是通过两个减速电机分别驱动第一驱动轮、第二驱动轮，进而带动第一驱动绳和第二驱动绳，实现了蛇形臂机器人两自由度弯曲。本发明具有结构简单紧凑、驱动方便的优点。CN110712196ACN110712196A权利要求书1/1页1.一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，包括驱动部分、末端部分以及若干转动关节模块构成的关节组；所述驱动部分由驱动箱体(25)、驱动箱盖板(17)、驱动轮、驱动轮轴，导向轮、导向轮轴、驱动绳、减速电机构成；所述转动关节模块是由球形磁铁(8)、硬铝分隔盘构成；其中硬铝分隔盘根据装配方向分为上分隔盘(7)、下分隔盘(6)；所述末端部分由探头(10)和检测设备(11)构成；所述检测设备(11)可为无线传感器或微型摄像头等用于检测工作环境信息的设备。2.根据权利要求1所述的一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，其特征在于所述驱动轮包括第一驱动轮(1)、第二驱动轮(3)；所述驱动轮轴包括第一驱动轮轴(14)、第二驱动轮轴(15)；所述导向轮包括第一导向轮(24)、第二导向轮(23)、第三导向轮(18)、第四导向轮(20)、第五导向轮(21)、第六导向轮(22)；所述导向轮轴包括第一导向轮轴(26)、第二导向轮轴(16)、第三导向轮轴(19)、第四导向轮轴(27)、第五导向轮轴(28)、第六导向轮轴(29)；所述驱动绳包括第一驱动绳(2)、第二驱动绳(4)；所述减速电机包括第一减速电机(12)、第二减速电机(13)；所述的第一导向轮(24)、第二导向轮(23)、第三导向轮(18)、第四导向轮(20)、第五导向轮(21)、第六导向轮(22)分别安装在第一导向轮轴(26)、第二导向轮轴(16)、第三导向轮轴(19)、第四导向轮轴(27)、第五导向轮轴(28)、第六导向轮轴(29)上；所述的第一驱动轮(1)、第二驱动轮(3)分别安装在第一驱动轮轴(14)、第二驱动轮轴(15)上，并且由第一减速电机(12)、第二减速电机(13)分别驱动。3.根据权利要求1所述的一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，其特征在于若干个转动关节模块通过相邻磁铁异性吸合串联，形成关节组；在关节组内，与第一转动关节前模块的底座(5)配合的球形磁铁(8)上仅固定一个硬铝分隔盘；与第n关节后模块的顶座(9)配合的球形磁铁(8)上也仅固定一个硬铝分隔盘；其余每个转动关节模块均由一个球形磁铁(8)、两个硬铝分隔盘组成。4.根据权利要求1所述的一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，其特征在于上分隔盘(7)和下分隔盘(6)的四周均匀分布有四个较小的锥形驱动绳孔，分别为锥孔A、锥孔B、锥孔C和锥孔D；在初始状态下，每个转动关节模块的球形磁铁(8)的N极与S极位于球面上的两个对径点；各分隔盘上的锥孔A、锥孔B、锥孔C和锥孔D分别保持同轴；上分隔盘(7)和下分隔盘(6)的中间均有与球形磁铁(8)配合的较大锥形孔。5.根据权利要求1和2所述的一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人，在每个转动关节内，其特征在于当机器人向任意方向弯曲时，每条驱动绳的一侧长度变化量等于对侧的长度变化量的相反数，因此可以使用第一减速电机(12)和第二减速电机(13)分别驱动圆柱形的第一驱动轮(1)和第二驱动轮(3)，然后带动第一驱动绳(2)和第二驱动绳(4)的运动，实现机器人的两自由度弯曲。2CN110712196A说明书1/4页一种可实现两自由度弯曲的蛇形臂机器人技术领域[0001]本发明涉及蛇形臂机器人领域，特别涉及一种绳驱动的蛇形臂机器人。背景技术[0002]目前，不同于传统的串联多关节机器人，连续体机器人与蛇形臂机器人可以通过自身的弯曲变形来适应复杂环境，尤其适合狭窄通道的检测与操作。现有的蛇形臂机器人为了实现两自由度转动，大多采用三根绳或四根绳进行独立驱动，因此需要三个或四个电机来进行控制，导致了驱动部分较为复杂