CN108237524B - 一种线驱动连续型机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种机器人，具体地说是一种线驱动连续型机器人。本发明提供的一种线驱动连续型机器人，包括驱动系统及与驱动系统连接的机械臂，其中机械臂包括依次连接的多个单关节块，驱动系统包括支撑座、直线驱动机构及驱动线，其中直线驱动机构设置于支撑座上，驱动线的一端与直线驱动机构连接，另一端穿过所述机械臂、且与机械臂的末端固定连接。所述驱动系统驱动所述机械臂产生侧向弯曲或伸缩变形，实现所述机械臂对目标物的抱持抓取。本发明结构简单，总体结构轻盈紧凑，运动灵活，控制精巧，抓取位置广泛。

Description

一种线驱动连续型机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人，具体地说是一种线驱动连续型机器人。
背景技术
随着对机器人技术的深入研究及机器人的不断发展，连续型机器人逐渐成为机器人研究中的重要内容，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线驱动连续型机器人。该线驱动连续型机器人，具有很高的灵活性，比起我们常见的关节机器人，该仿生机器人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：
一种线驱动连续型机器人，包括驱动系统及与驱动系统连接的机械臂，其中机械臂包括依次连接的多个单关节块，所述驱动系统驱动所述机械臂产生侧向弯曲或伸缩变形，实现所述机械臂对目标物的抱持抓取。
所述驱动系统包括支撑座、直线驱动机构及驱动线，其中直线驱动机构设置于支撑座上，所述驱动线的一端与直线驱动机构连接，另一端穿过所述机械臂、且与机械臂的末端固定连接。
所述直线驱动机构包括电机驱动块、滑轨及驱动电机，其中驱动电机设置于所述支撑座内，所述滑轨设置于支撑座的外侧，所述电机驱动块与所述滑轨滑动连接、且与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动线的一端与电机驱动块连接。
所述单关节块包括底板、连杆机构、滑块导轨机构、伸缩杆及上板，其中底板和上板之间设有两个伸缩杆和两组连杆机构，两组连杆机构通过滑块导轨机构连接，所述滑块导轨机构与两个伸缩杆可滑动地连接。
所述连杆机构包括连杆I和连杆II，其中连杆I和连杆II的一端通过铰轴铰接，另一端分别与底板和上板铰接。
所述滑块导轨机构包括滑块滑轨I、滑块滑轨II及两个滑块，其中滑块滑轨I和滑块滑轨II滑动配合、且分别与两组所述连杆机构中的铰轴连接，两个滑块的一侧分别与滑块滑轨I和滑块滑轨II滑动连接，另一侧分别与两个所述伸缩杆滑动连接。
所述滑块滑轨I和滑块滑轨II与所述伸缩杆垂直，所述连杆I和连杆II的长度相等。
所述伸缩杆包括外管、内杆及弹簧，其中外管的一端与底板铰接，所述内杆的一端插设于外管内，另一端与上板铰接，所述弹簧容置于外管内、且两端分别与外管的底部和内杆抵接，所述外管的底部及内杆的中心设有穿线孔。
所述外管的外侧沿长度方向设有滑槽，所述滑块导轨机构与滑槽滑动连接。
两个所述伸缩杆分别对应一组所述驱动系统，所述驱动系统中的驱动线依次穿过各单关节块中的伸缩杆，且末端与最后一节单关节块中的上板连接。
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.本发明通过两个直线电机分别控制两条线来驱动伸缩杆，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。
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为本发明单关节块中滑块导轨机构的结构示意图；
图3为本发明单关节块中连杆机构的结构示意图；
图4为本发明单关节块中伸缩杆的结构示意图；
图5为本发明中单关节块中伸缩杆内部的结构示意图。
图中：1为电机驱动块，2为滑轨，3为底板，4为外管，5为连杆I，6为滑轨，7为内杆，8为滑轨，9为连杆II，10为滑块，11为弹簧，12为上板，13为滑块滑轨I，14为滑块滑轨II，15为驱动线，16为支撑座，17为滑槽，I为驱动系统，II为机械臂。
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，本发明提供的一种线驱动连续型机器人，包括驱动系统I及与驱动系统I连接的机械臂II，其中机械臂II包括依次连接的多个单关节块，所述驱动系统I驱动所述机械臂II产生侧向弯曲或伸缩变形，实现所述机械臂II对目标物的抱持抓取。
所述驱动系统I包括支撑座16、直线驱动机构及驱动线15，其中直线驱动机构设置于支撑座16上，所述驱动线15的一端与直线驱动机构连接，另一端穿过所述机械臂II、且与机械臂II的末端固定连接。
所述直线驱动机构包括电机驱动块1、滑轨2及驱动电机，其中驱动电机设置于所述支撑座16内，所述滑轨2设置于支撑座16的外侧，所述电机驱动块1与所述滑轨2滑动连接、且与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动线15的一端与电机驱动块1连接。
如图2-4所示，所述单关节块包括底板3、连杆机构、滑块导轨机构、伸缩杆及上板12，其中底板3和上板12之间设有两个伸缩杆和两组连杆机构，两组连杆机构通过滑块导轨机构连接，所述滑块导轨机构与两个伸缩杆可滑动地连接。
所述连杆机构包括连杆I5和连杆II9，其中连杆I5和连杆II9的一端通过铰轴铰接，另一端分别与底板3和上板12铰接。
所述滑块导轨机构包括滑块滑轨I13、滑块滑轨II14及两个滑块10，其中滑块滑轨I13和滑块滑轨II14滑动配合、且分别与两组所述连杆机构中的铰轴连接，两个滑块10的一侧分别与滑块滑轨I13和滑块滑轨II14滑动连接，另一侧分别与两个所述伸缩杆滑动连接。
所述滑块滑轨I13和滑块滑轨II14与伸缩杆垂直，所述连杆I5和连杆II9的长度相等。
因所述连杆机构的连杆I5和连杆II9等长，连杆I5和连杆II9的一端位置通过销轴铰接，该位置又与滑块滑轨I13或滑块滑轨II14铰接，当驱动线15驱动伸缩杆运动时，连杆机构被动运动。由于连杆I5和连杆II9的长度相等，滑块滑轨I13和滑块滑轨II14与伸缩杆垂直，这样就保证了滑块滑轨I13和滑块滑轨II14能垂直平分伸缩杆的长度。
如图5所示，所述伸缩杆包括外管4、内杆7及弹簧11，其中外管4的一端与底板3铰接，所述内杆7的一端插设于外管4内，另一端与上板12铰接，所述弹簧11容置于外管4内、且两端分别与外管4的底部和内杆7抵接，所述外管4的底部及内杆7的中心设有穿线孔。所述外管4的外侧沿长度方向设有滑槽17，所述滑块10与滑槽17滑动连接。
两个所述伸缩杆分别对应一组所述驱动系统I，所述驱动系统I中的驱动线15依次穿过各单关节块中的伸缩杆，且末端与最后一节单关节块中的上板12连接。因此，该机器人的驱动为两个直线电机驱动，可通过对两个电机的控制来控制机械臂II的运动状态。
本发明中机械臂II包括依次铰接的多个单关节块，单关节块的控制由线驱动，当未受到干扰时每个关节运动可控，当受到干扰时其运动会随外界环境进行自适应。每个单关节块中的滑块滑轨I13和滑块滑轨II14组成滑块导轨机构，使得这两个滑轨共面，两个滑轨上分别有滑道，滑道与滑块10的一侧相配合，滑块10的另一侧在外管4表面的滑槽17内滑动，这样就保证了，滑块滑轨I13和滑块滑轨II14与外管4运动过程中一直保持垂直的特性。
本发明通过两个直线电机分别控制两条驱动线来驱动伸缩杆，因连杆I5和连杆II9等长，且滑块滑轨I13和滑块滑轨II14与伸缩杆垂直，这样能保证该结构在两个电机的驱动下有两个自由度，分别为伸缩运动和侧向翻转运动。进而使机械臂II能达到任意变形，以完成对目标物的抱持抓取。本发明结构简单，总体结构轻盈紧凑，运动灵活，控制精巧，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)

1.一种线驱动连续型机器人，其特征在于，包括驱动系统(Ⅰ)及与驱动系统(Ⅰ)连接的机械臂(Ⅱ)，其中机械臂(Ⅱ)包括依次连接的多个单关节块，所述驱动系统(Ⅰ)驱动所述机械臂(Ⅱ)产生侧向弯曲或伸缩变形，实现所述机械臂(Ⅱ)对目标物的抱持抓取；
所述驱动系统(Ⅰ)包括支撑座(16)、直线驱动机构及驱动线(15)，其中直线驱动机构设置于支撑座(16)上，所述驱动线(15)的一端与直线驱动机构连接，另一端穿过所述机械臂(Ⅱ)、且与机械臂(Ⅱ)的末端固定连接；
所述单关节块包括底板(3)、连杆机构、滑块导轨机构、伸缩杆及上板(12)，其中底板(3)和上板(12)之间设有两个伸缩杆和两组连杆机构，两组连杆机构通过滑块导轨机构连接，所述滑块导轨机构与两个伸缩杆可滑动地连接。
2.根据权利要求1所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，所述直线驱动机构包括电机驱动块(1)、滑轨(2)及驱动电机，其中驱动电机设置于所述支撑座(16)内，所述滑轨(2)设置于支撑座(16)的外侧，所述电机驱动块(1)与所述滑轨(2)滑动连接、且与所述驱动电机的输出轴连接，所述驱动线(15)的一端与电机驱动块(1)连接。
3.根据权利要求1所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，所述连杆机构包括连杆Ⅰ(5)和连杆Ⅱ(9)，其中连杆Ⅰ(5)和连杆Ⅱ(9)的一端通过铰轴铰接，另一端分别与底板(3)和上板(12)铰接。
4.根据权利要求3所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，所述滑块导轨机构包括滑块滑轨Ⅰ(13)、滑块滑轨Ⅱ(14)及两个滑块(10)，其中滑块滑轨Ⅰ(13)和滑块滑轨Ⅱ(14)滑动配合、且分别与两组所述连杆机构中的铰轴连接，两个滑块(10)的一侧分别与滑块滑轨Ⅰ(13)和滑块滑轨Ⅱ(14)滑动连接，另一侧分别与两个所述伸缩杆滑动连接。
5.根据权利要求4所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，所述滑块滑轨Ⅰ(13)和滑块滑轨Ⅱ(14)与所述伸缩杆垂直，所述连杆Ⅰ(5)和连杆Ⅱ(9)的长度相等。
6.根据权利要求1所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，所述伸缩杆包括外管(4)、内杆(7)及弹簧(11)，其中外管(4)的一端与底板(3)铰接，所述内杆(7)的一端插设于外管(4)内，另一端与上板(12)铰接，所述弹簧(11)容置于外管(4)内、且两端分别与外管(4)的底部和内杆(7)抵接，所述外管(4)的底部及内杆(7)的中心设有穿线孔。
7.根据权利要求6所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，所述外管(4)的外侧沿长度方向设有滑槽(17)，所述滑块导轨机构与滑槽(17)滑动连接。
8.根据权利要求1所述的线驱动连续型机器人，其特征在于，两个所述伸缩杆分别对应一组所述驱动系统(Ⅰ)，所述驱动系统(Ⅰ)中的驱动线(15)依次穿过各单关节块中的伸缩杆，且末端与最后一节单关节块中的上板(12)连接。
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