CN106625638A - 一种基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机器人领域，公开了一种基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，联动关节段包括若干相串联的子关节，子关节之间转动连接，若干联动关节段串联连接，相邻联动关节段之间转动连接，各联动关节段上固接有驱动绳，该驱动绳在驱动模块的驱动下带动联动关节段内的各子关节发生同向且同角度的转动，驱动绳与驱动模块之间可以相互分离。本发明相对于现有技术可以减少电机的使用数量与机械臂的质量，从而可以提高响应速度；需要采用联动关节的方案，将关节段内的关节通过联动机构联结一起，实现等曲率等方向的关节运动；机械臂的刚性强，负载能力高，末端精度高。

Description

一种基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及组成柔性臂的关节段或者关节组。

背景技术

区别于传统的关节串联型机械臂，柔性机械臂具有灵活度高，避障能力强等优点，在受限空间或危险环境下的运动和操作能力强，在航空航天制造、大型装备检测维护等领域具有重要的应用价值。

现有技术中，柔性机械臂的每个关节连接处均为独立驱动，虽可以提高整臂的冗余度，但相应的也会增加驱动电机的数目，既会提高机械臂的控制难度，同时还会增加整臂的重量和成本。

为解决驱动电机数目较多这一问题，现有的方案是在关节之间增加弹簧等弹性元件，把一段臂做为一个控制单元进行控制，或者直接用镍钛合金或弹性材料等柔性结构体作为臂基体进行控制，实现类圆弧变形运动，但此种机械臂实际运动过程中的形状与圆弧形状之间存在偏差，末端精度不高，同时负载能力不强，难以满足人们的需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，其中，联动关节段包括若干相串联的子关节，子关节之间转动连接，若干联动关节段串联连接，且相邻联动关节段之间转动连接，各联动关节段上对应固接有驱动绳，该驱动绳在驱动模块的驱动下带动对应的联动关节段内的各子关节发生同向且同角度的转动，进而带动连接在最末端的联动关节段上的末端执行装置运动，驱动绳与驱动模块之间可以相互分离。

作为上述方案的进一步改进方式，构成联动关节段的子关节包括依次串联的端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节，且从端部关节至第四中心关节，相邻关节之间依次设有端部连接件、第一中心连接件、第二中心连接件与第三中心连接件，联动关节段还包括短联动绳、长联动绳与段间连接件，其中

端部关节与端部连接件固接；沿第一方向，第一中心关节的两端分别与端部连接件、第一中心连接件转动连接；第三中心关节的两端分别与第二中心连接件、第三中心连接件转动连接；第二中心关节的两端与第一中心连接件、第二中心连接件之间，以及第四中心关节与第三中心连接件之间相对固定；

端部连接件与第一中心连接件之间，以及第二中心连接件与第三连接件之间分别通过短联动绳连接，端部连接件与第三中心连接件之间通过长联动绳连接，以使从端部关节至第四中心关节中的相邻关节之间可发生沿第一方向的同向且同角度的转动；

段间连接件设于第四中心关节与后一联动关节段的端部关节之间，且与后一联动关节段的端部关节固定连接；沿第一方向，第四中心关节与段间连接件相对固定；沿与第一方向垂直的第二方向，第四中心关节与段间连接件转动连接。

作为上述方案的进一步改进方式，端部连接件与第一中心连接件上沿第一方向各设有线槽，连接端部连接件与第一中心连接件的短联动绳为两根且相互对称设置，短联动绳的两端分别与端部连接件、第一中心连接件固定连接，其绕过端部连接件上的线槽后再反向绕过第一中心连接件上的线槽，以使端部连接件与第一中心连接件的转动方向相反。

作为上述方案的进一步改进方式，第二中心连接件与第三中心连接件上沿第一方向各设有线槽，连接第二中心连接件与第三中心连接件的短联动绳为两根且相互对称设置，短联动绳的两端分别与第二中心连接件、第三中心连接件固定连接，其绕过第二中心连接件上的线槽后再反向绕过第三中心连接件上的线槽，以使第二中心连接件与第三中心连接件的转动方向相反。

作为上述方案的进一步改进方式，端部连接件与第三中心连接件上沿第一方向各设有线槽，连接端部关节与第三中心连接件的长联动绳为两根且相互对称设置，长联动绳的两端分别与端部关节、第三中心连接件固定连接，其绕过端部连接件上的线槽后再反向绕过第三中心连接件上的线槽，以使端部连接件与第三中心连接件的转动方向相反。

作为上述方案的进一步改进方式，沿第二方向，第二中心关节的两端分别与第一中心连接件、第二中心连接件转动连接；第四中心关节的两端分别与第三中心连接件、段间连接件转动连接；第一中心关节的两端与端部连接件、第一中心连接件之间，以及第三中心关节与第二中心连接件、第三中心连接件之间相对固定；

第一中心连接件与第二中心连接件之间，以及第三中心连接件与段间连接件之间分别通过短联动绳连接，第一中心关节与后一联动关节段的端部关节之间通过长联动绳连接，以使从后一联动关节段的端部关节至前一联动关节段的第一中心关节中的相邻关节之间可发生沿第二方向的同向且同角度的转动。

作为上述方案的进一步改进方式，包括用于调节短联动绳张紧程度的张紧装置，张紧装置包括沿关节段长度方向设置的导杆，以及可沿导杆滑动的导套，导套上设有过孔，短联动绳穿设在过孔内，过孔与短联动绳之间还设有可降低摩擦力的滑套。

作为上述方案的进一步改进方式，包括用于调节长联动绳张紧程度的张紧装置，张紧装置包括螺杆、调节螺母与顶筒，螺杆沿关节段的长度方向固定在端部关节上，顶筒套接在螺杆上，调节螺母旋在螺杆上并位于顶筒的下方，长联动绳的端部相对顶筒固定。

作为上述方案的进一步改进方式，联动关节段对应设有至少三根独立运动的驱动绳，驱动绳沿圆周方向分布，端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节各包括有过线盘，过线盘上沿周向设有若干的过线孔，驱动绳至少从第一中心关节至第四中心关节之中的任意一组相邻关节的连接部位穿过，并与第三中心关节至端部关节中的任意一个关节固接。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动模块包括支架以及与驱动绳数量对应的动力装置、擒释机构与弹性件，擒释机构包括卡线板、卡线板座与扭簧，弹性件固定在对应驱动绳的端部以拉紧驱动绳，驱动绳上固定有端子，动力装置固定在支架上，用于驱动卡线板座沿驱动绳的伸缩方向运动，卡线板转动连接在卡线板座上，并与扭簧抵持，该卡线板伸出有第一臂与第二臂，第二臂上设有匹配驱动绳的线槽，以及与线槽连通且匹配端子的端子槽，其中，当驱动模块处于工作状态时，端子卡入端子槽内，卡线板通过朝远离末端执行器方向的运动以拉动驱动绳；当驱动模块需要与驱动绳分离时，卡线板通过朝靠近末端执行器方向的运动以使端子从端子槽内退出，随后卡线板整体通过第一臂与支架的抵持而发生转动，所述扭簧在转动过程中被压缩，驱动绳从线槽内退出；当支架与第一臂分离时，卡线板在扭簧的作用下复位。

本发明的有益效果是：

相对于现有技术可以减少电机的使用数量与机械臂的质量，从而可以提高响应速度；需要采用联动关节的方案，将关节段内的关节通过联动机构联结一起，实现等曲率等方向的关节运动；机械臂的刚性强，负载能力高，末端精度高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的立体示意图；

图2是本发明联动关节段一个实施例的立体示意图；

图3是本发明联动关节段一个实施例的正视图；

图4是本发明联动关节段中端部关节、第一中心关节与端部连接件的连接示意图；

图5是本发明显示短联动绳与关节之间连接关系的剖视图；

图6是图3中的后视图；

图7是本发明联动关节段第二个实施例的正视图；

图8是图7中的后视图；

图9是本发明关节与驱动绳的连接示意图；

图10是本发明驱动模块的立体示意图；

图11是本发明驱动模块中卡线板的安装示意图；

图12是本发明驱动模块处于分离状态时的局部示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

参照图1，示出了本发明一个实施例的立体示意图。如图所示，本发明包括联动关节段1、驱动模块2、末端执行装置3以及连接联动关节段1、驱动模块2的若干驱动绳（未示出），其中，联动关节段1包括若干相串联的子关节，子关节之间转动连接。若干联动关节段1串联连接，且相邻联动关节段之间转动连接。各联动关节段1上对应固接有驱动绳，在驱动绳的驱动下，同一联动关节段1内的各所述子关节发生同向且同角度的转动，不同联动关节段1之间同样也会发生转动，从而实现末端执行装置3的自由运动。本发明中的末端执行装置3可以是充电器。

参照图2、图3，分别示出了本发明联动关节段第一个实施例的立体示意图与正视图。如图所示，构成联动关节段的子关节包括依次串联的端部关节11、第一中心关节21、第二中心关节22、第三中心关节23与第四中心关节24，且从端部关节11至第四中心关节24，相邻关节之间依次设有端部连接件41、第一中心连接件51、第二中心连接件52与第三中心连接件53，联动关节段还包括短联动绳31、短联动绳32、短联动绳33、短联动绳34与段间连接件42。在上述短联动绳以及未示出的长联动绳的连接作用下，整个关节段处于联动状态中，即任何一个关节运动均能引起相邻关节之间发生同向且同曲率的转动。

具体的，端部关节11与端部连接件41固接，即端部关节11与端部连接件41可一体运动。沿第一方向（第一方向即绕图中转轴L1的转动方向），第一中心关节21的两端分别与端部连接件41、第一中心连接件51转动连接；第三中心关节23的两端分别与第二中心连接件52、第三中心连接件53转动连接。第二中心关节22的两端与第一中心连接件51、第二中心连接件52之间，以及第四中心关节24与第三中心连接件之间相对固定。

图2、图3中还示出了联动关节段之间的连接方式，即相邻两端联动关节段之间通过段间连接件进行连接，具体的，段间连接件设于本段联动关节段的第四中心关节与后一联动关节段（本发明中前后的方向规定如下：靠近末端执行器的一方为前方，远离末端执行器的一方为后方，下同）的端部关节之间，且与后一联动关节段的端部关节11固定连接。沿第一方向，第四中心关节24与段间连接件42相对固定；沿与第一方向垂直的第二方向（第一方向即绕图中转轴L2的转动方向）），第四中心关节24与段间连接件42转动连接。

为进一步说明关节之间如何通过连接件进行连接，参照图4，示出了本发明同一联动关节段内端部关节、第一中心关节与端部连接件的连接示意图。如图所示，端部连接件41包括矩形的框体411，框体411的四周侧壁上设有一体式的圆盘412，圆盘412上设有线槽以及转轴孔和/或安装孔。端部关节11、第一中心关节21的主体结构相同，均包括一圆柱形的主体，主体两端伸出铰接座，主体两端的外周设有过线盘，过线盘上沿圆周方向设有过线孔，过线孔一方面可以供下述驱动绳穿过，对驱动绳进行限位，另一方面也可以作为驱动绳与关节之间的连接结构。端部关节11上的铰接座相对框体411的两相对侧壁设置，并通过销钉与对应的圆盘412固定连接；第一中心关节21上的铰接座相对框体411的另外两相对侧壁设置，并通过销钉与对应的圆盘412转动连接。

优选的，本发明中的端部关节11、第一中心关节21、第二中心关节22、第三中心关节23与第四中心关节24可以采用完全相同的结构，类似的，端部连接件41、第一中心连接件51、第二中心连接件52与、第三中心连接件53与段间连接件42也可以采用完全相同的结构，以增加互换性。

参照图5并结合图3，图5示出了本发明显示短联动绳与关节之间连接关系的剖视图。如图所示，短联动绳31的顶端a与端部连接件41的左侧固定连接，底端b则与第一中心连接件51的右侧固定连接，短联动绳31首先沿图中顺时针的方向绕在端部连接件41上的圆盘412的线槽内，然后再沿图中逆时针的方向绕在第一中心连接件51上的圆盘412的线槽内；短联动绳32的顶端c与端部连接件41的右侧固定连接，底端d则与第一中心连接件51的左侧固定连接，短联动绳32首先沿图中逆时针的方向绕在端部连接件41上的圆盘412的线槽内，然后再沿图中顺时针的方向绕在第一中心连接件51上的圆盘412的线槽内。短联动绳31与短联动绳32的对称分布并相互交叉，二者的连接关系、运动关系相同，故以短联动绳31为例说明端部关节11、端部连接件41、第一中心关节21、第一中心连接件51与第二中心关节22通过短联动绳31实现联动的工作原理：

由于短联动绳31的顶端a与端部连接件41固定连接，故顶端a可随端部连接件41的转动而沿圆周方向运动，当端部连接件41朝左侧转动时，顶端a下降，同时拉动第一中心连接件51相对第一中心关节21朝左侧转动，也可以视作第一中心关节21相对第一中心连接件51朝左侧转动，如此便实现了端部连接件41与第一中心关节21之间，以及第一中心关节21至第一中心连接件51之间的同向转动，又由于端部关节11沿第一方向相对端部连接件41固定，第一中心关节22沿第一方向相对第一中心连接件51固定，故可以实现端部关节11、第一中心关节21与第二中心关节22的同向转动；此外，由于短联动绳31的总长一定，故端部连接件41的转动角度等于第一中心连接件51的转动角度。综上，端部关节11、第一中心关节21与第二中心关节22可以发生同向且同角度的转动。

作为短联动绳与连接件的一种优选连接方式，连接件（即上述的端部连接件与第一中心连接件）上设有螺纹孔，螺纹孔内旋有螺钉，螺钉上设有径向的通孔，短联动绳穿过通孔后通过端部的金属球头卡接在销钉上。

作为短联动绳与连接件的另一种优选连接方式，连接件上同样设有螺纹孔，螺纹孔内旋有螺钉，螺钉上设有轴向的螺纹孔，以及与该轴向螺纹孔连通的径向通孔，短联动绳穿过径向通孔，由旋在轴向螺纹孔内的顶丝顶紧固定。优选的，径向通孔内还设有薄壁金属管，短联动绳穿设在薄壁金属管内，顶丝挤压薄壁金属管发生变形直至顶紧短联动绳，薄壁金属管可以对绳索起到一定保护作用，避免顶丝拧入的过程中损坏绳索，同时金属筒被压紧变形后也可以增强对绳索的固定作用。

在关节段另一端，短联动绳33、短联动绳34分别连接第二中心连接件52以及第三中心连接件53，其连接方式、布置方式均与上述的短联动绳31、短联动绳32相同，在此就不一一赘述。在短联动绳33、短联动绳34的联动作用下，第二中心关节22、第三中心关节23与第四中心关节24之间也可以发生沿第一方向的同向且同角度的转动。

参照图6，示出了图3中的后视图。如图所示，本发明除联动绳之外还设有长联动绳，长联动绳61的顶端e固定在端部关节11的左侧，底部f固定在第三中心连接件53的右侧，长联动绳61通过线槽沿图中顺时针的方向绕过端部连接件41上的圆盘412，然后再通过线槽沿图中逆时针的方向绕过第三中心连接件53上的圆盘412，长联动绳62与长联动绳61优选对称设置且相互交叉，优选的，长联动绳62与长联动绳61穿设在软管之内，以避免联动绳之间以及联动绳与关节之间发生摩擦。如此，当端部关节11相对第一中心关节21转动时，还可以带动第三中心连接件53相对第三中心关节23转动，结合端部关节11、第一中心关节21与第二中心关节22之间的联动，以及第二中心关节22、第三中心关节23与第四中心关节24之间的联动，整个关节段可以朝一个方向等曲率弯曲。

本发明包括用于调节短联动绳张紧程度的张紧装置，如图5所示，张紧装置包括设于第一中心关节21与第三中心关节23上的导杆71以及可沿导杆71滑动的导套72，导套72上旋有螺钉，螺钉的端部穿过导套后与导杆71抵持，从而将导套72固定在导杆71上。导套72上设有过孔，联动绳穿设在过孔内，通过导套72沿导杆71的滑动便可以调整联动绳的张紧程度。过孔与短联动绳之间还设有可降低摩擦力的滑套，避免短联动绳与孔壁摩擦而降低联动绳的使用寿命，本实施例中的滑套优选采用特氟龙套管。

本发明包括用于调节长联动绳张紧程度的张紧装置，如图6所示，张紧装置包括螺杆73、调节螺母74与顶筒75，螺杆73沿关节段的长度方向固定在端部关节11上，顶筒75套接在螺杆73上，调节螺母74旋在螺杆73上并位于顶筒75的下方，长联动绳的端部穿过顶筒75后与一端子固定。通过旋动调节螺母74便可以推动顶筒75升降，进而推动长联动绳的端部升降以达到张紧长联动绳的作用。

上述实施例中的联动关节段仅在第一方向上可以实现联动转动，进一步的，本发明还公开了一种可以在两个方向上实现联动转动的实施例。参照图7，示出了本发明联动关节段第二个实施例的正视图，其与第一个实施例的区别在于还包括有沿第二方向设置的短联动绳35、短联动绳36、短联动绳37、短联动绳38、长联动绳63与长联动绳64，图7可以视为图3增加沿第二方向上的短联动绳与长联动绳后的左视图。

如图所示，沿第二方向，第二中心关节22的两端分别与第一中心连接件51、第二中心连接件52转动连接；第四中心关节24的两端分别与第三中心连接件53、段间连接件42转动连接。第一中心关节21的两端与端部连接件41、第一中心连接件51之间，以及第三中心关节23与第二中心连接件52、第三中心连接件53之间相对固定。

按照与上述短联动绳相同的连接方式，短联动绳35、短联动绳36用于连接第一中心连接件51与第二中心连接件52，从而实现第一中心关节21、第二中心关节22与第三中心关节23之间沿第二方向的同向同曲率转动。短联动绳37、短联动绳38用于连接段间连接件42与第三中心连接件53，从而实现后一联动关节段的端部关节11与前一联动关节段的第四中心关节24、第三中心关节23之间沿第二方向的同向同角度转动。

参照图8，示出了图7中的后视图。如图所示，长联动绳63、长联动绳64按照上述长联动绳的连接方式连接后一联动关节段的端部关节11与前一联动关节段的第一中心连接件51。如此，当后一联动关节段的端部关节11相对前一联动关节段的第四中心关节24转动时，还可以带动前一联动关节段的第一中心连接件51相对第一中心关节21转动，结合后一联动关节段的端部关节11与前一联动关节段的第四中心关节24、第三中心关节23之间的联动，以及第一中心关节21、第二中心关节22与第三中心关节23之间的联动，从第一中心关节21至后一联动关节段的端部关节11均可以实现沿第二方向的同向且同角度的转动。

综上，本实施例中的关节段可以实现沿第一方向与第二方向的等曲率弯曲。

本发明还设有驱动关节运动的驱动绳，参照图9，示出了本发明关节与驱动绳的连接示意图，图中隐藏了后一联动关节段的端部关节。如图所示，针对第二实施例，对应每一联动关节段设有至少三根独立运动的驱动绳91，驱动绳91沿圆周方向分布。驱动绳91至少从第一中心关节21至第四中心关节24之中的任意一组相邻关节的连接部位穿过，并与从第三中心关节23至端部关节11中的任意一个关节固接。由于整个关节段处于联动状态，故驱动其中一个关节运动便可以实现整个关节段的运动。

作为驱动绳的一种优选连接方式，驱动绳首先穿过位于对应联动关节段后方的各关节段的过线孔，然后依次穿过本段联动关节段中的第四中心关节24、第三中心关节23、第二中心关节22与第一中心关节21的过线孔，最后与端部关节11的固接。如此，驱动绳一方面可以直接驱动端部关节11，另一方面驱动绳在其它关节的过线孔内滑动的过程中也可以通过接触部位的相互作用力间接的驱动相应的关节，实现关节段的同向等曲率弯曲。

作为驱动绳的另一种优选连接方式，驱动绳无需穿过所有关节的过线孔，只需从第一中心关节21至第四中心关节24中挑选任意一组相邻关节，驱动绳从该组相邻关节的连接部位穿过，并与第三中心关节23至端部关节11中的任意一个关节固接，如驱动绳仅穿过第四中心关节24、第三中心关节23相邻端部的过线孔，然后固接在第三中心关节23之上，驱动绳的剩余部分穿在金属软管之内，由金属软管导向至关节段根部关节，穿过根部关节的过线孔后再与驱动模块连接。金属软管可以发生弯曲，但在轴向上不会因挤压而发生长度变化。

参照图10，示出了本发明驱动模块一个实施例的立体示意图，图中隐藏了外壳。如图所示，驱动模块包括支架81以及与驱动绳91数量对应的动力装置82、卡线模块83与弹性件84。

具体的，支架81作为驱动模块的主要承载机构，包括第一底板811、第二底板812、第三底板813与支撑板814，第一底板811、第二底板812与第三底板813相互平行，第一底板811与第二底板812的相对表面上的设有凸台，沿凸台的周向均匀设有若干的插槽，若干支撑板814垂直安装在第一底板811与第二底板812之间，支撑板814通过插接在相应插槽内的方式实现与第一底板811、第二底板812的快速拆装。

动力装置82用于驱动卡线模块83沿驱动绳的伸缩方向运动，具体的，包括电机821、丝杆822、丝杆座823与滑轨824，电机821位于第二底板812、第三底板813之间，其驱动轴与丝杆822通过联轴器连接，丝杆822、丝杆座823与滑轨824位于第一底板811、第二底板812之间，丝杆822与丝杆座823螺纹连接，滑轨824与丝杆822平行，卡线模块83固定在丝杆座823上并通过滑座与滑轨824滑动连接，随着电机821的转动，丝杆座823可以带动卡线模块83沿丝杆上下运动。

弹性件84优选为橡皮筋，其与驱动绳91的端部固定以拉紧驱动绳91，驱动绳91上固定有端子92 。

参照图11，示出了本发明卡线模块的立体示意图。如图所示，卡线模块包括卡线板831、卡线板座832、扭簧833与转轴834。卡线板831通过转轴834转动连接在卡线板座832上，并与扭簧833抵持。卡线板831伸出有第一臂8311与第二臂8312，第一臂8311位于第二臂8312的上方。第一臂8311的端部优选设有滚轮8314，第二臂8312上设有匹配端子的端子槽8313，以及位于端子槽上方且与其连通的线槽（未示出），端子槽与线槽在第二臂的侧面形成供驱动绳91进出的开口。

卡线板座832上还设有圆弧形的滑槽，转轴834的一端插接在滑槽内，从而限定卡线板831的转动角度。

优选的，多组动力装置82、卡线模块83与弹性件84沿支架的圆周方向均匀分布。

结合上述支架81、动力装置82、卡线模块83与弹性件84的结构，以下说明驱动模块的工作方式：当驱动模块处于工作状态时，卡线板831在扭簧833的抵持下处于图9中所示状态，即第二臂8312近似水平伸出，第一臂8311向斜上方伸出，此时端子92从第二臂8312的下方卡入端子槽内，故卡线板831可以通过朝远离末端执行器3方向的运动拉动驱动绳91。

当驱动模块需要与驱动绳分离时，卡线板831首先朝末端执行器3的方向（即朝上）运动，端子92逐渐从端子槽内退出，当卡线板83向上运动之顶端时，第一臂8311与第一底板811抵持，从而驱动卡线板83整体向下转动（如图12所示），驱动绳91逐渐从卡线板831的线槽内退出，此时驱动绳与驱动模块完全脱离，可以很方便的更换驱动绳以及关节段。此外。卡线板831在转动过程中压缩扭簧833，当第一底板811与第一臂8311分离时，卡线板831在扭簧833的作用下复位，从而使驱动绳91重新进入线槽内。

本发明中的驱动模块可以实现与柔性臂之间的快速分离与连接，从而有助于驱动模块与柔性臂的快速更换，操作方便、快捷。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，其中，所述联动关节段包括若干相串联的子关节，所述子关节之间转动连接，若干所述联动关节段串联连接，且相邻所述联动关节段之间转动连接，各所述联动关节段上对应固接有所述驱动绳，该驱动绳在所述驱动模块的驱动下带动对应的所述联动关节段内的各所述子关节发生同向且同角度的转动，进而带动连接在最末端的所述联动关节段上的所述末端执行装置运动，所述驱动绳与所述驱动模块之间可以相互分离。

2.根据权利要求1所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，构成所述联动关节段的子关节包括依次串联的端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节，且从所述端部关节至所述第四中心关节，相邻关节之间依次设有端部连接件、第一中心连接件、第二中心连接件与第三中心连接件，所述联动关节段还包括短联动绳、长联动绳与段间连接件，其中

所述端部关节与端部连接件固接；沿第一方向，所述第一中心关节的两端分别与所述端部连接件、第一中心连接件转动连接；所述第三中心关节的两端分别与所述第二中心连接件、第三中心连接件转动连接；所述第二中心关节的两端与所述第一中心连接件、第二中心连接件之间，以及所述第四中心关节与所述第三中心连接件之间相对固定；

所述端部连接件与所述第一中心连接件之间，以及所述第二中心连接件与所述第三连接件之间分别通过所述短联动绳连接，所述端部连接件与第三中心连接件之间通过所述长联动绳连接，以使从所述端部关节至所述第四中心关节中的相邻关节之间可发生沿所述第一方向的同向且同角度的转动；

所述段间连接件设于所述第四中心关节与后一所述联动关节段的端部关节之间，且与后一所述联动关节段的端部关节固定连接；沿所述第一方向，所述第四中心关节与所述段间连接件相对固定；沿与所述第一方向垂直的第二方向，所述第四中心关节与所述段间连接件转动连接。

3.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，所述端部连接件与第一中心连接件上沿所述第一方向各设有线槽，连接所述端部连接件与所述第一中心连接件的所述短联动绳为两根且相互对称设置，所述短联动绳的两端分别与所述端部连接件、第一中心连接件固定连接，其绕过所述端部连接件上的线槽后再反向绕过所述第一中心连接件上的线槽，以使所述端部连接件与第一中心连接件的转动方向相反。

4.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，所述第二中心连接件与第三中心连接件上沿所述第一方向各设有线槽，连接所述第二中心连接件与所述第三中心连接件的所述短联动绳为两根且相互对称设置，所述短联动绳的两端分别与所述第二中心连接件、第三中心连接件固定连接，其绕过所述第二中心连接件上的线槽后再反向绕过所述第三中心连接件上的线槽，以使所述第二中心连接件与第三中心连接件的转动方向相反。

5.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，所述端部连接件与第三中心连接件上沿所述第一方向各设有线槽，连接所述端部关节与所述第三中心连接件的所述长联动绳为两根且相互对称设置，所述长联动绳的两端分别与所述端部关节、第三中心连接件固定连接，其绕过所述端部连接件上的线槽后再反向绕过所述第三中心连接件上的线槽，以使所述端部连接件与第三中心连接件的转动方向相反。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，

沿所述第二方向，所述第二中心关节的两端分别与所述第一中心连接件、第二中心连接件转动连接；所述第四中心关节的两端分别与所述第三中心连接件、段间连接件转动连接；所述第一中心关节的两端与所述端部连接件、第一中心连接件之间，以及所述第三中心关节与所述第二中心连接件、第三中心连接件之间相对固定；

所述第一中心连接件与所述第二中心连接件之间，以及所述第三中心连接件与所述段间连接件之间分别通过所述短联动绳连接，第一中心关节与后一联动关节段的端部关节之间通过所述长联动绳连接，以使从后一联动关节段的端部关节至前一联动关节段的第一中心关节中的相邻关节之间可发生沿所述第二方向的同向且同角度的转动。

7.根据权利要求3或4所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，包括用于调节所述短联动绳张紧程度的张紧装置，所述张紧装置包括沿所述关节段长度方向设置的导杆，以及可沿所述导杆滑动的导套，所述导套上设有过孔，所述短联动绳穿设在所述过孔内，所述过孔与短联动绳之间还设有可降低摩擦力的滑套。

8.根据权利要求2至5中任一项所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，包括用于调节所述长联动绳张紧程度的张紧装置，所述张紧装置包括螺杆、调节螺母与顶筒，所述螺杆沿所述关节段的长度方向固定在所述端部关节上，所述顶筒套接在所述螺杆上，所述调节螺母旋在所述螺杆上并位于所述顶筒的下方，所述长联动绳的端部相对所述顶筒固定。

9.根据权利要求6所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，所述联动关节段对应设有至少三根独立运动的所述驱动绳，所述驱动绳沿圆周方向分布，所述端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节各包括有过线盘，所述过线盘上沿周向设有若干的过线孔，所述驱动绳至少从所述第一中心关节至第四中心关节之中的任意一组相邻关节的连接部位穿过，并与所述第三中心关节至端部关节中的任意一个关节固接。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的基于绳索驱动的可快速更换联动柔性充电机器人，其特征在于，所述驱动模块包括支架以及与所述驱动绳数量对应的动力装置、擒释机构与弹性件，所述擒释机构包括卡线板、卡线板座与扭簧，所述弹性件固定在对应所述驱动绳的端部以拉紧所述驱动绳，所述驱动绳上固定有端子，所述动力装置固定在所述支架上，用于驱动所述卡线板座沿所述驱动绳的伸缩方向运动，所述卡线板转动连接在所述卡线板座上，并与所述扭簧抵持，该卡线板伸出有第一臂与第二臂，所述第二臂上设有匹配所述驱动绳的线槽，以及与所述线槽连通且匹配所述端子的端子槽，其中，当所述驱动模块处于工作状态时，所述端子卡入所述端子槽内，所述卡线板通过朝远离所述末端执行器方向的运动以拉动所述驱动绳；当所述驱动模块需要与所述驱动绳分离时，所述卡线板通过朝靠近所述末端执行器方向的运动以使所述端子从所述端子槽内退出，随后卡线板整体通过所述第一臂与支架的抵持而发生转动，所述扭簧在转动过程中被压缩，所述驱动绳从所述线槽内退出；当所述支架与所述第一臂分离时，所述卡线板在扭簧的作用下复位。