基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂.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CN106514703A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611123104.7(22)申请日2016.12.08(71)申请人燕山大学地址066004河北省秦皇岛市海港区河北大街西段438号(72)发明人姚建涛李海利蒋泽成张弘许允斗赵永生(74)专利代理机构秦皇岛一诚知识产权事务所(普通合伙)13116代理人续京沙(51)Int.Cl.B25J18/00(2006.01)B25J9/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图3页(54)发明名称基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂(57)摘要一种基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂，它包括机座、臂身机构、末端执行器和驱动绳索；所述的臂身机构由若干关节单元串联而成，臂身机构的一端通过连接盘固定在机座上，另一端也就是臂身机构的末端与末端执行器连接；所述驱动绳索为周向均布的三根，每根绳索的一端固定在臂身机构末端，另一端依次穿过每一个关节单元的过线孔连接在机座中电机的滚轮上；所述的关节单元包括外框连接架、内框连接架、滑套、拉条以及相应的紧固螺母，外框连接架和内框连接架利用拉条连接，组成轮辐式的关节单元。本发明具有臂身质量轻，负载大，机动性好的优点，既保证了柔性机械臂的灵活性，又扩展的柔性机械臂的使用范围。CN106514703ACN106514703A权利要求书1/1页1.一种基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂，它包括机座、臂身机构、末端执行器和驱动绳索，其中机座包括机座外壳、3部电机、电源和控制部件，电机、电源和控制部件固定在机座外壳内，其特征在于：所述臂身机构由若干组关节单元通过十字铰链串联而成，臂身机构的一端通过连接盘固定在机座上，其另一端与末端执行器连接，用来抓取目标物体；驱动绳索为周向均布的三根，每根绳索的一端固定在臂身机构末端，其另一端依次穿过每一个关节单元的过线孔分别连接在机座中的3部电机的滚轮上；所述连接盘为带光孔的法兰盘，其与机座连接的一面为平面，其另一面设有一个带孔的U型耳座，用以连接与其相邻的关节单元；所述的关节单元包括外框连接架、内框连接架、滑套、拉条以及相应的紧固螺母，内框连接架中部为一个圆管，圆管两端分别设有一个向对面方向倾斜20°的法兰盘，两个法兰盘相反的一面上均设有对称的一对带孔的U型耳座，并且相邻的两个关节单元上的U型耳座在位置尺寸上沿内框连接架中轴线彼此错开30度，内框连接架的两个法兰盘均设有周向均布的三组连接孔，这三组连接孔两两一组；外框连接架上设有三组周向均置的连接孔，每组四个孔，并互成角度；拉条的一端通过直角弯头和圆球形冒头勾连在内框连接架的连接孔内，其另一端通过拉条上的螺纹和紧固螺母固定在外框连接架的连接孔内，所述的外框连接架内侧设有三个周向均匀布置的过线孔，过线孔内安装有滑套，并且相邻两关节单元之间均布三个弹簧，弹簧的两端分别抵在相邻的两个关节单元外框连接架带有过线孔的耳座上并套在滑套的外沿上，每个弹簧的中轴心与过线孔的中轴心重合；与末端执行器连接的关节单元的内框连接架的一面为设有带螺纹孔的法兰盘。2.根据权利要求1所述的基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂，其特征在于：所述的连接盘、外框连接架、内框连接架均为铝合金材质，拉条和紧固螺母为不锈钢材质，滑套为黄铜材质,驱动绳索为高强度钢丝绳。2CN106514703A说明书1/3页基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂技术领域[0001]本发明属于机器人领域，特别涉及一种机械臂。背景技术[0002]机械臂是机器人的一种，传统的机械臂均为刚性连杆组成，通常有串联、并联或串并混联三种结构。这类机械臂的特点是具有离散关节和刚性连接，还有一类基于章鱼臂、象鼻等生物器官仿生的连续体机械臂。由于连续体机械臂可在任意部位产生柔性变形，所以具有很强的避障能力，能够更好的适应非结构环境，更好的抓取不规则物体。这类机械臂既可以像传统机械臂那样在末端装上夹持装置抓取物体，也可以利用机械臂本身卷起物体。从这类机械臂的结构上看，其功能强大，具有良好的柔顺性和适应性；从这类机器人的应用角度看，这些机械臂的操作对象往往是一些复杂环境内的不规则形状目标。[0003]1995年，Immega等设计制作的KSI触手型机械手，该机械手主要有气囊、伺服电机、6根绳索组成，采用柔绳和气体混合驱动；2001年，Hannan和Walker等人研发了超冗余度象鼻型机器人，该机器人由16个2自由度U型关节组成,总长82.32cm,可被分为长度不等的4个部分,其中每个部分包括4个关节。每个关节由绳索与弹簧混合实现混合控制；2003年,Peirs等人研制了一种用于内窥镜机器人外科手术的柔性弯曲关节段。该连续机器人由微机电超弹性NiTi合金管构成,采用4根肌腱驱动,具有2