CN108237519B - 一种超冗余度机器人 - Google Patents

一种超冗余度机器人 Download PDF

Info

Publication number
CN108237519B
CN108237519B CN201611216719.4A CN201611216719A CN108237519B CN 108237519 B CN108237519 B CN 108237519B CN 201611216719 A CN201611216719 A CN 201611216719A CN 108237519 B CN108237519 B CN 108237519B
Authority
CN
China
Prior art keywords
platform
driving
base
mechanical arm
control system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611216719.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108237519A (zh
Inventor
刘玉旺
理中强
王东东
程强
王远行
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenyang Institute of Automation of CAS
Original Assignee
Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenyang Institute of Automation of CAS filed Critical Shenyang Institute of Automation of CAS
Priority to CN201611216719.4A priority Critical patent/CN108237519B/zh
Publication of CN108237519A publication Critical patent/CN108237519A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108237519B publication Critical patent/CN108237519B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/003—Programme-controlled manipulators having parallel kinematics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J15/00—Gripping heads and other end effectors
    • B25J15/08—Gripping heads and other end effectors having finger members
    • B25J15/10—Gripping heads and other end effectors having finger members with three or more finger members

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一种机器人，具体地说是一种超冗余度机器人。包括底座、控制系统、机械臂及机械手，其中控制系统安装在底座内，所述机械臂安装在底座的顶部、且与所述控制系统连接，所述机械臂由多个单关节块依次连接而成，所述机械手安装在机械臂的末端，所述控制系统驱动所述机械臂产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂能完成对目标物的抱持抓取及使机械手达到目的位置完成抓取工作。本发明设计新颖，结构简单，总体轻盈紧凑，控制精巧，运动灵活，抓取位置广泛。

Description

一种超冗余度机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，具体地说是一种超冗余度机器人。
背景技术
如今对机器人的研究已经变得非常的重要，无论是工业，医疗，生活，机器人都在逐步的起着越来越重要的作用，在对机器人的研究中，连续型机器人逐渐成为机器人研究的重要内容，因为连续型机器人能在复杂环境下执行特殊的任务。国内外研发了不同构型的机器人，但连续型机器人在生活中的运用却非常少，这使得机器人的发展受到了局限性，其工作环境也有所限制。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种超冗余度机器人。该超冗余度机器人，具有很高的灵活性，能够适应更加复杂的环境。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种超冗余度机器人，包括底座、控制系统I、机械臂III及机械手IV，其中控制系统I安装在底座内，所述机械臂III安装在底座的顶部、且与所述控制系统I连接，所述机械臂III由多个单关节块II依次连接而成，所述机械手IV安装在机械臂III的末端，所述控制系统I驱动所述机械臂III产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂III能完成对目标物的抱持抓取及使机械手IV达到目的位置完成抓取工作。
所述单关节块II包括底平台、上平台及位于底平台和上平台之间的多个伸缩杆，每个伸缩杆的两端分别与底平台和上平台铰接。
所述伸缩杆包括外管、内杆及弹簧，其中外管的一端与底平台铰接，所述内杆的一端插设于外管内、且可相对滑动，所述内杆的另一端与上平台铰接，所述弹簧位于外管内部，两端分别与外管的底部和内杆抵接。
所述外管的底部、内杆的中心及底平台、上平台上与所述伸缩杆相对应的位置均设有用于驱动线的通过的通孔。
所述外管的一端通过球关节与底平台铰接，所述内杆的另一端通过铰链与上平台铰接，所述球关节及铰链上均设有用于驱动线通过的通孔。
所述上平台的直径小于底平台的直径。
所述底平台和上平台之间沿周向均布有三个伸缩杆。
所述控制系统I包括多条驱动线及与各驱动线连接的多个驱动机构，每条驱动线依次通过各单关节块II中的底平台、伸缩杆及上平台，其末端与最后一节单关节块II中的上平台固定。
所述驱动机构包括滑轨、滑块及驱动电机，其中滑轨沿竖直方向设置于底座上，所述滑块与滑轨滑动连接，所述驱动电机设置于所述底座内、且输出端与所述滑块连接，所述驱动线的首端与所述滑块连接。
所述机械手IV包括基座、驱动块、驱动电机、连杆及机械手手爪，其中基座设置于机械臂III的末端，所述驱动电机设置于所述基座的内部、且输出端沿周向连接有三个驱动块，所述机械手手爪为三个、且沿周向铰接在所述基座的顶部，每个机械手手爪分别通过一个连杆与一个驱动块铰接。
本发明的优点及有益效果是：
1.本发明提供的机器人结构简单，总体结构轻盈紧凑，控制精巧，运动灵活，可操作范围广。
2.本发明通过三个直线电机分别控制三条驱动线来驱动伸缩杆，进而使机械臂能达到任意变形，以完成对目标物的抱持抓取，也可使机械手达到目的位置完成抓取工作。
3.本发明打破传统关节式机械臂的局限性，使机械臂的发展范围更加宽广。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中驱动系统的结构示意图；
图3为本发明中单关节块的结构示意图；
图4为本发明中机械臂的结构示意图；
图5为本发明中机械手的结构示意图。
图中：1为底座，2为驱动电机滑轨，3为滑块，4为驱动线，5为底平台，6为外管，7为内杆，8为铰链，9为上平台，10为平台II，11为平台III，12为平台IV，13为平台V，14为平台VI，15为驱动块，16为驱动电机，17为连杆，18为机械手手爪，I为驱动系统，II为单关节块，III为机械臂，IV为机械手。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图1为本发明的结构示意图；如图1所示，本发明提供的一种超冗余度机器人，包括底座1、控制系统I、机械臂III及机械手IV，其中控制系统I安装在底座1内，所述机械臂III安装在底座1的顶部、且与所述控制系统I连接，所述机械臂III由多个单关节块II依次连接而成，所述机械手IV安装在机械臂III的末端，所述控制系统I驱动所述机械臂III产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂III能完成对目标物的抱持抓取及使机械手IV达到目的位置完成抓取工作。
如图3所示，所述单关节块II包括底平台5、上平台9及位于底平台5和上平台9之间的多个伸缩杆，每个伸缩杆的两端分别与底平台5和上平台9铰接。
所述伸缩杆包括外管6、内杆7及弹簧19，其中外管6的一端与底平台5铰接，所述内杆7的一端插设于外管6内、且可相对滑动，所述内杆7的另一端与上平台9铰接，所述弹簧19位于外管6内部，两端分别与外管6的底部和内杆7抵接，弹簧19用于支撑整个机械臂III。
所述外管6的底部、内杆7的中心及底平台5、上平台9上与所述伸缩杆相对应的位置均设有用于驱动线的通过的通孔。
进一步地，所述外管6的一端通过球关节与底平台5铰接，所述内杆7的另一端通过铰链8与上平台9铰接，所述球关节及铰链8上均设有用于驱动线通过的通孔。所述上平台9的直径小于底平台5的直径。
如图4所示，多个单关节块II依次相互连接组成机械臂III，相邻两个单关节块II之间共用一个平台，因此形成仿象鼻外形结构。每个单关节块的结构相同，外观不同，其外观仿象鼻外形的特性，当一个单关节块的运动受到阻碍时，不影响下一单关节块的运动，这也就是它具有超冗余度的原因。
本发明的一实施例中，所述底平台5和上平台9之间沿周向均布有三个伸缩杆，每个伸缩杆通过驱动线的驱动收缩，通过弹簧19的驱动复位。
如图1-2所示，所述控制系统I包括多条驱动线4及与各驱动线4连接的多个驱动机构，每条驱动线4依次通过各单关节块II中的底平台5、伸缩杆及上平台9上设有的通孔，其末端与最后一节单关节块II中的上平台9固定。
本发明的一实施例中，所述驱动机构包括滑轨2、滑块3及驱动电机，其中滑轨2沿竖直方向设置于底座1上，所述滑块3与滑轨2滑动连接，所述驱动电机设置于所述底座1内、且输出端与所述滑块3连接，所述驱动线4的首端与所述滑块3连接。
本发明的一实施例中，所述控制系统I包括三条驱动线4及与各驱动线4连接的三个驱动机构。通过三个驱动电机分别控制三个滑块3的位置，这样使三条驱动线4的长度产生不同的变化，使得机械臂III产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂III能完成对目标物的抱持抓取，也可使机械手IV达到目的位置完成抓取工作。
如图5所示，所述机械手IV包括基座、驱动块15、驱动电机16、连杆17及机械手手爪18，其中基座设置于机械臂III的末端，所述驱动电机16设置于所述基座的内部、且输出端沿周向连接有三个驱动块15，所述机械手手爪18为三个、且沿周向铰接在所述基座的顶部，每个机械手手爪18分别通过一个连杆17与一个驱动块15铰接，即每个连杆17的两端分别与机械手手爪18和驱动块15铰接。驱动块15通过驱动电机16的驱动作直线运动，再通过连杆17带动机械手手爪18作开合动作。
机械手IV由一个驱动电机16驱动三个驱动块15来控制三个机械手手爪18的抓取运动。
本发明通过三个直线电机分别控制三条驱动线来驱动伸缩杆，进而使机械臂能达到任意变形，以完成对目标物的抱持抓取，也可使机械手达到目的位置完成抓取工作。本发明设计新颖，结构简单，总体轻盈紧凑，控制精巧，运动灵活，抓取位置广泛。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种超冗余度机器人，其特征在于，包括底座(1)、控制系统(Ⅰ)、机械臂(Ⅲ)及机械手(Ⅳ),其中控制系统(Ⅰ)安装在底座(1)内，所述机械臂(Ⅲ)安装在底座(1)的顶部、且与所述控制系统(Ⅰ)连接，所述机械臂(Ⅲ)由多个单关节块(Ⅱ)依次连接而成,所述机械手(Ⅳ)安装在机械臂(Ⅲ)的末端,所述控制系统(Ⅰ)驱动所述机械臂(Ⅲ)产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂(Ⅲ)能完成对目标物的抱持抓取及使机械手(Ⅳ)达到目的位置完成抓取工作；
所述单关节块(Ⅱ)包括底平台(5)、上平台(9)及位于底平台(5)和上平台(9)之间的多个伸缩杆，每个伸缩杆的两端分别与底平台(5)和上平台(9)铰接；
所述伸缩杆包括外管(6)、内杆(7)及弹簧(19),其中外管(6)的一端与底平台(5)铰接，所述内杆(7)的一端插设于外管(6)内、且可相对滑动，所述内杆(7)的另一端与上平台(9)铰接，所述弹簧(19)位于外管(6)内部，两端分别与外管(6)的底部和内杆(7)抵接。
2.根据权利要求1所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述外管(6)的底部、内杆(7)的中心及底平台(5)、上平台(9)上与所述伸缩杆相对应的位置均设有用于驱动线的通过的通孔。
3.根据权利要求1所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述外管(6)的一端通过球关节与底平台(5)铰接，所述内杆(7)的另一端通过铰链(8)与上平台(9)铰接，所述球关节及铰链(8)上均设有用于驱动线通过的通孔。
4.根据权利要求1所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述上平台(9)的直径小于底平台(5)的直径。
5.根据权利要求1所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述底平台(5)和上平台(9)之间沿周向均布有三个伸缩杆。
6.根据权利要求1所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述控制系统(Ⅰ)包括多条驱动线(4)及与各驱动线(4)连接的多个驱动机构，每条驱动线(4)依次通过各单关节块(Ⅱ)中的底平台(5)、伸缩杆及上平台(9)，其末端与最后一节单关节块(Ⅱ)中的上平台(9)固定。
7.根据权利要求6所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述驱动机构包括滑轨(2)、滑块(3)及驱动电机，其中滑轨(2)沿竖直方向设置于底座(1)上，所述滑块(3)与滑轨(2)滑动连接，所述驱动电机设置于所述底座(1)内、且输出端与所述滑块(3)连接，所述驱动线(4)的首端与所述滑块(3)连接。
8.根据权利要求1所述的超冗余度机器人，其特征在于，所述机械手(Ⅳ)包括基座、驱动块(15)、驱动电机(16)、连杆(17)及机械手手爪(18)，其中基座设置于机械臂(Ⅲ)的末端，所述驱动电机(16)设置于所述基座的内部、且输出端沿周向连接有三个驱动块(15)，所述机械手手爪(18)为三个、且沿周向铰接在所述基座的顶部，每个机械手手爪(18)分别通过一个连杆(17)与一个驱动块(15)铰接。
CN201611216719.4A 2016-12-26 2016-12-26 一种超冗余度机器人 Active CN108237519B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611216719.4A CN108237519B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种超冗余度机器人

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611216719.4A CN108237519B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种超冗余度机器人

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108237519A CN108237519A (zh) 2018-07-03
CN108237519B true CN108237519B (zh) 2020-11-03

Family

ID=62704872

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611216719.4A Active CN108237519B (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种超冗余度机器人

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108237519B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108908318B (zh) * 2018-07-13 2021-08-27 哈尔滨工业大学（深圳） 一种小型超冗余柔性机械臂
CN112706155B (zh) * 2020-12-30 2024-03-12 沈阳新松机器人自动化股份有限公司 一种模块化力位双闭环控制的超冗余绳驱动机器人
CN113787508B (zh) * 2021-09-16 2023-01-17 长沙理工大学 一种绳驱动超冗余度机器人的驱动机构
CN114043512B (zh) * 2021-12-06 2023-09-22 北京理工大学 一种末端抓手可隐藏的连续体抓取机器人及其控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4666362A (en) * 1985-05-07 1987-05-19 Massachusetts Institute Of Technology Parallel link manipulators
CN1586806A (zh) * 2004-07-22 2005-03-02 北京航空航天大学 一种用于并联机床的两转动一平动三自由度冗余并联机构
DE102007062332A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 Schaeffler Kg Roboterarm
CN202781147U (zh) * 2012-11-12 2013-03-13 东北林业大学 线驱动超冗余自由度机器人
CN105014689A (zh) * 2015-07-28 2015-11-04 上海交通大学 运动解耦的绳驱动连续体机械臂及机器人
CN105150219A (zh) * 2015-09-28 2015-12-16 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于绳索驱动的超冗余柔性机械臂
CN106113019A (zh) * 2016-07-22 2016-11-16 长春理工大学 多关节挠性机械手臂

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4666362A (en) * 1985-05-07 1987-05-19 Massachusetts Institute Of Technology Parallel link manipulators
CN1586806A (zh) * 2004-07-22 2005-03-02 北京航空航天大学 一种用于并联机床的两转动一平动三自由度冗余并联机构
DE102007062332A1 (de) * 2007-12-21 2009-06-25 Schaeffler Kg Roboterarm
CN202781147U (zh) * 2012-11-12 2013-03-13 东北林业大学 线驱动超冗余自由度机器人
CN105014689A (zh) * 2015-07-28 2015-11-04 上海交通大学 运动解耦的绳驱动连续体机械臂及机器人
CN105150219A (zh) * 2015-09-28 2015-12-16 哈尔滨工业大学深圳研究生院 一种基于绳索驱动的超冗余柔性机械臂
CN106113019A (zh) * 2016-07-22 2016-11-16 长春理工大学 多关节挠性机械手臂

Also Published As

Publication number Publication date
CN108237519A (zh) 2018-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108237519B (zh) 一种超冗余度机器人
CN203792350U (zh) 连杆滑块式机械爪
CN205111882U (zh) 一种四自由度搬运机械手的走线结构
CN105729458A (zh) 一种刚柔耦合象鼻型连续机器人
CN113370245B (zh) 一种可自动弯曲回位的机械臂夹持器
CN104096998A (zh) 一种多自由度并联机构式点焊机器人
CN111071362B (zh) 一种架空线路杆塔攀爬机器人及系统
CN103056882B (zh) 仿尺蠖步态式攀爬机器人
CN203665544U (zh) 一种基于变胞机构的自适应气动柔性抓取机械手爪
CN204818921U (zh) 一种伸缩式多功能上下料机械手臂
CN109131624B (zh) 一种多自由度的越障爬杆装置
CN110125978B (zh) 一种基于并联平台驱动的绳牵引机器人
CN108237551B (zh) 一种双自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组
CN107020620B (zh) 一种柔性分拣机器人系统
CN112549065B (zh) 一种智能收获机器人柔性末端执行器
CN104476567A (zh) 一种含绳驱动直线关节的六自由度并联机构
CN115383768A (zh) 一种基于传感技术的数控机械臂
CN103895008A (zh) 一种仅含转动副的空间三平动并联机器人机构
CN108237524B (zh) 一种线驱动连续型机器人
CN208215370U (zh) 一种机器人夹持装置
CN111761595B (zh) 一种sma与绳索复合驱动的自适应手
CN210704895U (zh) 一种机械手
CN109649610B (zh) 自适应并联折叠抓手和水下管道机器人
CN206998923U (zh) 一种适用曲面清洁的机械手
CN107433620B (zh) 一种分层驱动的套管型全柔性机械手臂

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant