CN106695770A - 一种柔性臂关节组 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性臂关节组，属于机器人技术领域。本发明的柔性臂关节组包括至少2个关节臂、至少3个驱动绳、弹性体以及定位件，相邻的2个关节臂之间铰接连接，所述驱动绳沿所述关节组周向设置、且贯穿整个所述关节组，所述关节组其中一端固设有定位件，所述定位件与伸出所述关节组该端的所述驱动绳固定连接，所述驱动绳外、于相邻2个所述关节臂之间套设有弹性体，所述弹性体两端分别与相邻的2个所述关节臂固连。本发明的柔性臂关节组可适应于狭小、危险的工作环境，具有更强的应用性、实用性。

Description

一种柔性臂关节组

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种柔性臂关节组。

背景技术

当前，机器人发展越来越迅速，在科研、工业、生活等各方面都在发挥着重要的作用，机器人相比于人而言，具有更高的工作效率，且能很好的适应更加危险、恶劣的环境。

然而，现有的机器人依然无法在某些工作环境下应用，比如管道清理，在这种极端狭小以及极端危险的环境下，传统的机器人由于其结构过大或者刚性过高，无法正常的完成规定的任务。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：提供一种可在狭小、危险的环境中正常工作的柔性臂关节组。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案在于，提供一种柔性臂关节组，包括至少2个关节臂、至少3个驱动绳、弹性体以及定位件，相邻的2个关节臂之间铰接连接，所述驱动绳沿所述关节组周向设置、且贯穿整个所述关节组，所述关节组其中一端固设有定位件，所述定位件与伸出所述关节组该端的所述驱动绳固定连接，所述驱动绳外、于相邻2个所述关节臂之间套设有弹性体，所述弹性体两端分别与相邻的2个所述关节臂固连。

作为上述技术方案的进一步改进，相邻的2个所述关节臂之间设置有球面关节，所述球面关节分别与相邻的2个关节臂铰接连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述驱动绳的数量为3个，相邻的2个所述驱动绳之间的夹角为120度。

作为上述技术方案的进一步改进，相邻的2个所述关节臂的侧面上、于其相交位置处固设有弹性垫片。

作为上述技术方案的进一步改进，相邻的2个所述关节臂的侧面上、于所述弹性垫片上下两端分别固设有固定柱。

作为上述技术方案的进一步改进，所述关节臂的侧面上设置有凹腔，所述弹性垫片以及所述固定柱均固设于所述凹腔内。

作为上述技术方案的进一步改进，所述凹腔侧壁上设置有轴孔，所述弹性垫片以及所述固定柱通过所述轴孔与所述关节臂固定连接。

作为上述技术方案的进一步改进，所述柔性臂关节组远离与所述定位件一端还固设有转换接口。

本发明的有益效果是：

本发明的柔性臂关节臂将多个关节臂铰接连接，通过沿关节臂周向设置的驱动绳将多个关节臂展呈柔性臂关节组，并通过紧套于驱动绳外的弹性体于相邻的2个关节臂之间分别与2个关节臂固定连接，该关节组其中一端设置有定位件，以固定该端的驱动绳，从而通过于该柔性臂关节组另一端控制驱动绳的拉紧或松开对整个柔性臂关节组进行运动的控制，其可以适应狭小及危险的工作环境，具有更好的适应性。

附图说明

图1是本发明的柔性臂关节组的结构示意图；

图2是本发明的柔性臂关节组的单个关节臂的结构示意图。

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、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，专利中涉及到的所有联接/连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少联接辅件，来组成更优的联接结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

请一并参照图1和图2，本发明的柔性臂关节组在俯仰方向上以及偏航方向可以按照指定的方式进行偏摆，以使该柔性臂关节组能够满足在狭小、危险的环境中进行特定的工作。为达到这一要求，本发明的柔性臂关节组包括至少2个关节臂1、驱动绳2、弹性体3以及定位件4，其中相邻的关节臂1之间铰接连接，通过驱动绳2贯穿整个关节组以展成柔性臂关节组，并在该柔性臂关节组一端通过定位件4将该端驱动绳2固定，相邻的关节臂1之间通过弹性体3弹性连接，从而在驱动绳2拉紧或松开时，可驱动该柔性臂关节组完成指定的动作。

在2个相邻的关节臂1之间设置有球面关节5，球面关节5分别与该2个关节臂1铰接连接，从而使得两个关节臂1之间呈铰接连接关系，需要注意，2个相邻的关节臂1实现铰接连接的方法并不仅仅局限于设置球面关节5，也可以将其换成万向节或者其他结构，只要实现2个关节臂1的铰接连接即可。

驱动绳2沿关节臂1周向设置，且贯穿整个关节组，其中，驱动绳2的数量至少为3个，其均匀分布于关节臂周向方向上，相邻两个驱动绳2之间的夹角为120度，通过拉紧或松开驱动绳2可以驱动关节臂之间发生相对运动，从而实现了在3个自由度方向上的转动，需要注意，在不同的实施例中，驱动绳的数量也可以为4个、5个或更多，只要实现3个自由度方向上的转动即可。

弹性体3用于将驱动绳2拉紧或松开产生的长度变化转换成关节臂1之间的运动，在每个驱动绳2于两个相邻的关节臂1之间的部分处均紧套有弹性体3，且弹性体3两端分别与相邻的2个关节臂1固定连接，从而将驱动绳2拉紧或松开产生的驱动力传递给关节臂1。

定位件4固设于该柔性臂关节组其中一端，且伸出该端的驱动绳2与定位件4固定连接，从而形成驱动绳2驱动该柔性臂关节组的力支点。

进一步的，为了保证该柔性臂关节组的工作精度及可靠性，相邻的2个关节臂1的侧面相交处固设有弹性垫片6，弹性垫片6其中一部分与其中一个关节臂1固定连接，其中另一部分与其中另一部分固定连接，在该柔性臂关节组运动之后，通过弹性垫片6的弹性恢复力，可以矫正该柔性臂关节组的位置，使之能够精确的回到原位，同时也确保了该柔性臂关节组初始状态时由很好的竖直度和水平度。

在弹性垫片6两侧的2个关节臂1上还分别固设有固定柱7，其用于辅助弹性垫片6进一步调整该柔性臂关节组的位置，保证该柔性臂关节组的初始位置的精确性以及运动之后准备回复初始状态。

优选的，关节臂1的侧面上设置有凹腔10，用于设置弹性垫片6以及固定柱7，凹腔10两侧设置有轴孔11，弹性垫片6以及固定柱7通过轴孔11与关节臂1固定连接，该种方式更好的保证了弹性垫片6以及固定柱7工作的可靠性。

本发明的柔性臂关节组呈三棱柱的形状，其适应于该柔性臂关节组三自由度的运动方式，具有便于控制、计算的优点，当然，在不同的实施例中，该柔性臂关节组也可以采用其他不同的形状，如圆柱形、五棱柱等等，只需要满足三自由度运动即可，其结构形状不应对其造成限定。

本发明的柔性臂关节组可以通过方便的控制所需要运动的轨迹，通过其轨迹得出关节臂1的弯曲角度，进而通过该角度得出驱动绳2所需要的绳长，只需要控制该绳长即可控制该柔性臂关节组的运动轨迹，本发明的柔性臂关节组于与定位件4远离一端的驱动绳2与电机（图中未示出）连接，通过电机控制驱动绳2的拉紧或松开，即可对该柔性臂关节组进行控制，本发明的柔性臂关节组只需要在该关节组一端设置电机即可完成对该柔性臂关节组的控制，大大减少了对电机数量的要求，有效的降低了该关节组的复杂度。

本发明的柔性臂关节组于远离定位件4一端上还固设有转换接口（图中未示出），通过该转换接口，可以在该柔性臂关节组上增加特定功能模块，如摄像头、机械手等等，大大增加了该柔性臂关节组的实际功能。

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 (8)

1.一种柔性臂关节组，其特征在于：包括至少2个关节臂、至少3个驱动绳、弹性体以及定位件，相邻的2个关节臂之间铰接连接，所述驱动绳沿所述关节组周向设置、且贯穿整个所述关节组，所述关节组其中一端固设有定位件，所述定位件与伸出所述关节组该端的所述驱动绳固定连接，所述驱动绳外、于相邻2个所述关节臂之间套设有弹性体，所述弹性体两端分别与相邻的2个所述关节臂固连。

2.根据权利要求1所述的柔性臂关节组，其特征在于：相邻的2个所述关节臂之间设置有球面关节，所述球面关节分别与相邻的2个关节臂铰接连接。

3.根据权利要求1所述的柔性臂关节组，其特征在于：所述驱动绳的数量为3个，相邻的2个所述驱动绳之间的夹角为120度。

4.根据权利要求1、2或3所述的柔性臂关节组，其特征在于：相邻的2个所述关节臂的侧面上、于其相交位置处固设有弹性垫片。

5.根据权利要求4所述的柔性臂关节组，其特征在于：相邻的2个所述关节臂的侧面上、于所述弹性垫片上下两端分别固设有固定柱。

6.根据权利要求5所述的柔性臂关节组，其特征在于：所述关节臂的侧面上设置有凹腔，所述弹性垫片以及所述固定柱均固设于所述凹腔内。

7.根据权利要求6所述的柔性臂关节组，其特征在于：所述凹腔侧壁上设置有轴孔，所述弹性垫片以及所述固定柱通过所述轴孔与所述关节臂固定连接。

8.根据权利要求7所述的柔性臂关节组，其特征在于：所述柔性臂关节组远离与所述定位件一端还固设有转换接口。