本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組。

背景技術(shù)：

目前超冗余自由度機(jī)械臂執(zhí)行機(jī)構(gòu)大多采用分立式的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)放在轉(zhuǎn)動(dòng)子關(guān)節(jié)處或者內(nèi)置在子關(guān)節(jié)中直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)子關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)器固定在控制柜中，二者用電纜線進(jìn)行連接，導(dǎo)致該機(jī)械臂的電氣線路繁瑣，檢修復(fù)雜而且未知安全隱患較多，而且這種方式需要體積小、重量輕的微小型電機(jī)，限制了機(jī)械臂的功率、也使制造成本增加，另外也增加了機(jī)械臂的慣性和質(zhì)量，其承載能力受到一定的限制，對(duì)高速運(yùn)動(dòng)和快速響應(yīng)極為不利，同時(shí)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)的子關(guān)節(jié)一般都是單自由度轉(zhuǎn)動(dòng)子關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)多自由度子關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)很困難，通常會(huì)使機(jī)器人的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。采用遠(yuǎn)程線驅(qū)動(dòng)方式是解決上述問(wèn)題的一個(gè)有效途徑，減輕了機(jī)械臂的質(zhì)量，提高響應(yīng)速度，把電機(jī)和控制電路遠(yuǎn)離末端執(zhí)行器，使它們不易受到惡劣環(huán)境的影響，易于拆卸、維護(hù)和組裝?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)外所研制使用的線驅(qū)動(dòng)柔性機(jī)械臂，都采用一個(gè)電機(jī)組驅(qū)動(dòng)一個(gè)子關(guān)節(jié)，當(dāng)柔性臂的子關(guān)節(jié)數(shù)增加時(shí)，電機(jī)組的數(shù)量也要隨之增加，這增加了設(shè)備成本，使得機(jī)械臂的長(zhǎng)度增加受限。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于：提供一種柔性臂關(guān)節(jié)組，其具有更好的靈活性、避障能力高；可適應(yīng)狹小惡劣的工作環(huán)境；成本低、便于實(shí)現(xiàn)，拆卸、安裝和維修方便；提高了電機(jī)組的利用率。

本發(fā)明還提供一種組合型柔性臂關(guān)節(jié)組，其具有更好的適應(yīng)性以及實(shí)用性。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案在于，提供一種連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組，包括若干子關(guān)節(jié)、至少3個(gè)驅(qū)動(dòng)繩，相鄰的兩個(gè)所述子關(guān)節(jié)之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述關(guān)節(jié)組其中一端活動(dòng)設(shè)置，以形成所述關(guān)節(jié)組的活動(dòng)端，至少3個(gè)所述驅(qū)動(dòng)繩沿所述關(guān)節(jié)組周向排布，且至少3個(gè)所述驅(qū)動(dòng)繩貫穿整個(gè)所述關(guān)節(jié)組以使所述關(guān)節(jié)組展成柔性臂，所述驅(qū)動(dòng)繩一端與所述活動(dòng)端固定連接，所述驅(qū)動(dòng)繩另一端可受外力拉拽，以驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)端相對(duì)于所述關(guān)節(jié)組的相對(duì)固定端運(yùn)動(dòng)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，相鄰的2個(gè)所述子關(guān)節(jié)之間設(shè)置有十字軸模塊，相鄰的2個(gè)所述子關(guān)節(jié)分別與所述十字軸模塊鉸接連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，相鄰的2個(gè)所述子關(guān)節(jié)之間還設(shè)置有彈簧，所述彈簧以壓縮狀態(tài)穿過(guò)所述十字軸模塊設(shè)置，且所述第一彈簧兩端分別與相鄰的2個(gè)所述子關(guān)節(jié)固定連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述子關(guān)節(jié)的數(shù)量為3至7個(gè)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)繩的數(shù)量為3個(gè)，相鄰的2個(gè)所述驅(qū)動(dòng)繩之間的夾角為120度。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)繩的數(shù)量為4個(gè)，相鄰的2個(gè)所述驅(qū)動(dòng)繩之間的夾角為90度。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述子關(guān)節(jié)兩端、沿其周向固設(shè)有環(huán)形凸板，所述環(huán)形凸板上分布有供所述驅(qū)動(dòng)繩穿過(guò)的過(guò)孔，且多個(gè)所述環(huán)形凸板上相對(duì)應(yīng)位置處的所述過(guò)孔的圓心處于同一直線上。

本發(fā)明還公開了一種組合型柔性臂關(guān)節(jié)組，其包括上述的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組，相鄰的兩個(gè)所述連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組中，其中一個(gè)的所述活動(dòng)端與其中另一個(gè)的相對(duì)固定端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，以使多個(gè)所述連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組之間可相對(duì)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組具有剛性子關(guān)節(jié)操作的能力，具備俯仰和偏航兩個(gè)方向上的自由度運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃的功能，擁有更高的靈活性和更強(qiáng)避障能力，適合于非結(jié)構(gòu)環(huán)境；本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組減輕了機(jī)械臂的質(zhì)量，提高響應(yīng)速度，把電機(jī)和控制電路遠(yuǎn)離末端執(zhí)行器，使得機(jī)械臂工作時(shí)不易受到外界環(huán)境的感染而受到損壞，可適用于環(huán)境惡劣的工作場(chǎng)所；繩索驅(qū)動(dòng)成本較低、容易實(shí)現(xiàn)、易于拆卸、維護(hù)和組裝；用關(guān)節(jié)組代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單個(gè)子關(guān)節(jié)作為執(zhí)行單元，提高了電機(jī)組的利用率。

本發(fā)明還公開了一種組合型柔性臂關(guān)節(jié)組，可以根據(jù)實(shí)際情況增加上述連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的數(shù)量，具有更強(qiáng)的適應(yīng)性以及實(shí)用性。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的爆炸結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果進(jìn)行清楚、完整地描述，以充分地理解本發(fā)明的目的、特征和效果。顯然，所描述的實(shí)施例只是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例，基于本發(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的其他實(shí)施例，均屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。另外，專利中涉及到的所有聯(lián)接/連接關(guān)系，并非單指構(gòu)件直接相接，而是指可根據(jù)具體實(shí)施情況，通過(guò)添加或減少聯(lián)接輔件，來(lái)組成更優(yōu)的聯(lián)接結(jié)構(gòu)。本發(fā)明創(chuàng)造中的各個(gè)技術(shù)特征，在不互相矛盾沖突的前提下可以交互組合。

請(qǐng)一并參照?qǐng)D1和圖2，本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組包括若干子關(guān)節(jié)1、至少3個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2，相鄰的兩個(gè)子關(guān)節(jié)1之間轉(zhuǎn)動(dòng)連接，且兩者之間可以于相互垂直的兩個(gè)方向上相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)采用至少3個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2沿該關(guān)節(jié)組周向設(shè)置，并貫穿整個(gè)關(guān)節(jié)組，以將該關(guān)節(jié)組展成柔性臂，從而使得該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組可以通過(guò)驅(qū)動(dòng)繩2驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)俯仰和偏航兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)。

為了使該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組具有更好的穩(wěn)定性以及工作性能，本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的子關(guān)節(jié)1的數(shù)量一般選擇為3至7個(gè)，當(dāng)然，在不同的實(shí)施例中，子關(guān)節(jié)的數(shù)量也可以選擇為2個(gè)、8個(gè)、9個(gè)或其他數(shù)量，其中3個(gè)至7個(gè)子關(guān)節(jié)1的選擇為優(yōu)選方案。

相鄰的2個(gè)子關(guān)節(jié)1之間設(shè)置有十字軸模塊3，該十字軸模塊3分別與3個(gè)相鄰的子關(guān)節(jié)1于相互垂直的兩個(gè)方向上鉸接連接，從而使得其中一個(gè)子關(guān)節(jié)1相對(duì)于其中另一個(gè)子關(guān)節(jié)1能夠于相互垂直的兩個(gè)方向上發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，從而具備的俯仰和偏航兩個(gè)方向上的2個(gè)自由度。

十字軸模塊3包括連接環(huán)30與連接銷31，其中，連接環(huán)30兩端的子關(guān)節(jié)1均向連接環(huán)30方向伸出設(shè)置有一對(duì)間隔180度的筋12，連接環(huán)30兩端的兩個(gè)子關(guān)節(jié)1上的兩對(duì)筋12之間間隔90度，且兩對(duì)筋12均緊貼于連接環(huán)30外圓環(huán)設(shè)置，筋12與連接環(huán)30對(duì)應(yīng)位置處設(shè)置有連接孔100，間隔180度的兩個(gè)筋12及對(duì)應(yīng)的連接環(huán)30上的連接孔100的軸線處于同一直線上，筋12與連接環(huán)30通過(guò)連接銷31鉸接連接，通過(guò)兩對(duì)筋12可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)相鄰的子關(guān)節(jié)1之間實(shí)現(xiàn)相互垂直的兩個(gè)方向上的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

兩個(gè)相鄰的子關(guān)節(jié)1之間還固設(shè)有彈簧4，彈簧4穿過(guò)連接環(huán)30內(nèi)圓環(huán)設(shè)置，其兩端分別與相鄰的兩個(gè)子關(guān)節(jié)1固定連接，且彈簧4在受到一定的壓縮的情況下固設(shè)于兩子關(guān)節(jié)1之間，從而使得相鄰的2個(gè)子關(guān)節(jié)1始終受到彈簧4的推力，使得相鄰的子關(guān)節(jié)1之間更加緊固、可靠，保證整個(gè)連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的豎直度以及水平度，同時(shí)，也防止驅(qū)動(dòng)繩2拉緊時(shí)使得子關(guān)節(jié)1之間相互收攏造成子關(guān)節(jié)1之間發(fā)生相對(duì)位移，影響該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，此外，在受到驅(qū)動(dòng)繩2驅(qū)動(dòng)時(shí)，彈簧4可以調(diào)節(jié)相鄰的兩個(gè)子關(guān)節(jié)1所受到的驅(qū)動(dòng)力，補(bǔ)償兩個(gè)子關(guān)節(jié)1可能發(fā)生的運(yùn)動(dòng)偏差，從而使得該關(guān)節(jié)組的各個(gè)子關(guān)節(jié)1均發(fā)生等曲率的彎曲，有利于精確控制該關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)軌跡，便于其工作時(shí)進(jìn)行避障。

為了方便對(duì)該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組進(jìn)行控制，該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組其中一端活動(dòng)設(shè)置，以形成該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的活動(dòng)端10，其中另一端相對(duì)于活動(dòng)端10固定設(shè)置，以形成相對(duì)固定端11，其中至少3個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2沿該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組周向設(shè)置，并貫穿整個(gè)連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組，以展成柔性臂，其一端與活動(dòng)端10固定連接，另一端穿過(guò)該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組遠(yuǎn)離于活動(dòng)端10的另一端，以使驅(qū)動(dòng)繩2于該端可受外力作用而驅(qū)動(dòng)該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的活動(dòng)端10相對(duì)于該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的相對(duì)固定端11運(yùn)動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)繩2的數(shù)量一般選擇為3個(gè)，且相鄰的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2之間的夾角為120度，如此，可以在該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組具備兩個(gè)方向自由度的前提下有效的減少電機(jī)的數(shù)量；驅(qū)動(dòng)繩2的數(shù)量也可以選擇為4個(gè)，相鄰的2個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2之間的夾角為90度，此時(shí)，可以將間隔180度的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2于固定端10一端封閉，進(jìn)而實(shí)用一個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)該兩個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2，從而可以進(jìn)一步的較少電機(jī)的使用數(shù)量；當(dāng)然，在不同的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)繩2的數(shù)量也可以選擇為5個(gè)、6個(gè)或更多，其均應(yīng)沿該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組周向布置，其中，3個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2以及4個(gè)驅(qū)動(dòng)繩2為優(yōu)選方案。

在子關(guān)節(jié)1的兩端均緊套有環(huán)形凸板13，環(huán)形凸板13用于驅(qū)動(dòng)繩2的定位，防止驅(qū)動(dòng)繩2偏離固有位置，造成運(yùn)動(dòng)不準(zhǔn)確，其中環(huán)形凸板13上沿其周向設(shè)置有供驅(qū)動(dòng)繩2穿過(guò)的過(guò)孔120，在豎直方向上，多個(gè)環(huán)形凸板13上多個(gè)過(guò)孔120的圓心處于同一直線上，以使驅(qū)動(dòng)繩2能夠以拉直的狀態(tài)穿過(guò)每個(gè)圓孔120，進(jìn)而更好的驅(qū)動(dòng)該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組運(yùn)動(dòng)，通過(guò)環(huán)形凸板13也起到限定驅(qū)動(dòng)繩2位置的功能，使得該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)更加精確。

本發(fā)明的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組可以通過(guò)方便的控制所需要運(yùn)動(dòng)的軌跡，通過(guò)其軌跡得出該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的彎曲角度，進(jìn)而通過(guò)該角度得出驅(qū)動(dòng)繩2所需要的繩長(zhǎng)，只需要控制該繩長(zhǎng)即可控制該連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的運(yùn)動(dòng)軌跡，具有十分方便以及準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明還提供一種組合型柔性臂關(guān)節(jié)組，其包括多個(gè)上述的連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組，且相鄰的兩個(gè)連續(xù)型柔性臂關(guān)節(jié)組的活動(dòng)端與相對(duì)固定端轉(zhuǎn)動(dòng)連接，從而使得該組合型柔性臂關(guān)節(jié)組可適應(yīng)更多的工作環(huán)境，具有更好的適應(yīng)性以及實(shí)用性。

以上是對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施進(jìn)行了具體說(shuō)明，但本發(fā)明創(chuàng)造并不限于所述實(shí)施例，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可做出種種的等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。