CN108501040B - 一种磁驱动柔性机械臂 - Google Patents

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Abstract

一种灵活性好、占用空间小的磁驱动柔性机械臂，主舱体的上部左侧开有第一齿条孔，主舱体的上部右侧开有第二齿条孔，主舱体内安装有电机，电机的输出轴上连接有主动公齿轮，主动公齿轮上连接有第一电磁组，第一电磁组包括主动母齿轮，主动母齿轮上侧啮合有齿条一，齿条一的左端固定连接有电磁铁一，所述第二电池组包括从动母齿轮，从动母齿轮上啮合有齿条二，齿条二的右端固定连接有电磁铁二，主动母齿轮与从动母齿轮相啮合，主舱体外表面安装有开关，开关与所述的电磁铁一和电磁铁二电连接，所述柔性臂上设计有永磁体，位于柔性臂的同一侧面上的永磁体的磁极相同。

Description

一种磁驱动柔性机械臂
技术领域
本发明涉及一种机械臂，尤其涉及一种磁驱动柔性机械臂。
背景技术
机械臂是机器人技术领域中应用最为广泛的一种自动化机械装置，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事等领域都能见到它的身影。虽然其形态各有不同，但都有一个共同点，就是能够接受指令，精确的定位到空间中的某一点进行作业。目前常见的机械臂大多是采用电机或液压缸作为动力驱动装置，这种结构不但占用空间大，而且灵活性差，对于一些不需要太大力的操作，这种机械臂便显得不太适合。
发明内容
本发明的目的是提供一种灵活性好、占用空间小的磁驱动柔性机械臂。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种磁驱动柔性机械臂，包括主舱体和柔性臂，其特征是：主舱体的上部左侧开有第一齿条孔，主舱体的上部右侧开有第二齿条孔，主舱体内安装有电机，电机的输出轴上连接有主动公齿轮，主动公齿轮上连接有第一电磁组，第一电磁组连接有第二电池组，第一电磁组包括主动母齿轮，主动母齿轮上侧啮合有齿条一，齿条一的左端固定连接有电磁铁一，齿条一穿过第一齿条孔，电磁铁一位于主舱体的外部，所述第二电池组包括从动母齿轮，从动母齿轮上啮合有齿条二，齿条二的右端固定连接有电磁铁二，齿条二穿过第二齿条孔，电磁铁二位于主舱体外部，主动母齿轮与从动母齿轮相啮合，主舱体外表面安装有开关，开关与所述的电磁铁一和电磁铁二电连接，所述柔性臂上设计有永磁体，位于柔性臂的同一侧面上的永磁体的磁极相同。
此结构中，所述柔性臂的外表面设计有硅胶层，所述永磁体镶嵌在硅胶层的表面，所述永磁体为永磁体颗粒。
此结构中，所述柔性臂上的永磁体颗粒分布方式为自上部到下部呈密度逐渐减小式分布。
此结构中，所述开关包括位于主舱体外表面的滑动键，滑动键连接有连接架，连接架为横向的“山”字形结构，中间连接极为正极，两端连接极为负极。
此结构中，所述主舱体的上端面的中心处设有“凹”形结构的凸台，所述柔性臂的下端设计有连接头，连接头与所述凸台相连接。
此结构中，所述柔性臂的横截面为矩形，面积大的侧面分别与所述电磁铁一和电磁铁二对应。
此结构中，所述齿条一和齿条二为空心结构，内部设有导线，导线连接在第一电池铁、第二电池铁和开关之间。
本发明的优点效果在于：由于本发明的这种结构，采用电磁铁与永磁体之间的磁力作用，驱动柔性臂进行自由的改变自身形态，进而实现抓取、环抱等操作，柔性好、质量轻、灵活性强，且去除了传统的电机和液压系统等装备，尺寸大大减小，能够满足特殊环境下的需求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中柔性臂的结构示意图。
附图中：1、主舱体；2、电机；3、开关；4、连接架；5、导线；6、从动母齿轮；7、电磁铁二；8、齿条二；9、凸台；10、柔性臂；11、齿条一；12、电磁铁一；13、主动母齿轮；14、主动公齿轮；15、硅胶层；16、永磁体颗粒； 17、连接头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：
本发明如图1、2所示，一种磁驱动柔性机械臂，包括主舱体1和柔性臂10，其特征是：主舱体1的上部左侧开有第一齿条孔，主舱体1的上部右侧开有第二齿条孔，主舱体1内安装有电机2，电机2的输出轴上连接有主动公齿轮14，主动公齿轮14上连接有第一电磁组，第一电磁组连接有第二电池组，第一电磁组包括主动母齿轮13，主动母齿轮13上侧啮合有齿条一11，齿条一11的左端固定连接有电磁铁一12，齿条一11穿过第一齿条孔，电磁铁一12位于主舱体1的外部，所述第二电池组包括从动母齿轮6，从动母齿轮6上啮合有齿条二8，齿条二8的右端固定连接有电磁铁二7，齿条二8穿过第二齿条孔，电磁铁二7位于主舱体1外部，主动母齿轮13与从动母齿轮6相啮合，主舱体1外表面安装有开关3，开关3与所述的电磁铁一12和电磁铁二7电连接，所述柔性臂10上设计有永磁体，位于柔性臂10的同一侧面上的永磁体的磁极相同。通过电磁铁外端与永磁体进行异极相吸，内端与永磁体同极相斥的原理，使得柔性臂发生弯曲。
在本实施例中，所述柔性臂10的外表面设计有硅胶层15，所述永磁体镶嵌在硅胶层15的表面，所述永磁体为永磁体颗粒16。
在本实施例中，所述柔性臂10上的永磁体颗粒16分布方式为自上部到下部呈密度逐渐减小式分布。这种结构适合弯曲，并且能够保证头部位置弯曲程度最大，使其形成圆形的弯曲结构；
在本实施例中，所述开关3包括位于主舱体1外表面的滑动键，滑动键连接有连接架4，连接架4为横向的“山”字形结构，中间连接极为正极，两端连接极为负极。
在本实施例中，所述主舱体1的上端面的中心处设有“凹”形结构的凸台9，所述柔性臂10的下端设计有连接头17，连接头17与所述凸台9相连接。
在本实施例中，所述柔性臂10的横截面为矩形，面积大的侧面分别与所述电磁铁一12和电磁铁二7对应。所述的柔性臂10的截面为矩形结构，面积较大的侧面朝向电磁铁方向，表面中的永磁体颗粒16为铷铁硼材质，同一表面上的磁极相同，矩形截面结构可以增大抓取时与物体表面之间的接触面积，同时单向磁剖面的永磁体结构设计，可以使柔性臂10产生定向弯曲，进而避免磁力分散的问题。
在本实施例中，所述齿条一11和齿条二8为空心结构，内部设有导线5，导线5连接在第一电池铁、第二电池铁和开关3之间。使得电磁铁的线圈导线5从穿线孔内部穿设，能够保证内部布线整洁，并且能够防止齿条和齿轮等运动构件运动时缠绕导线5。所述的电磁铁一12和电磁铁二7上的线圈缠绕方向相同，通入电流后，电磁铁一12和电磁铁二7产生的磁极方向一致，但是柔性臂10中永磁体颗粒16在两个表面的磁极方向相反，因此会产生一侧吸引、一侧排斥的磁力作用，促使柔性臂10产生定向弯曲。
工作原理：通过调节开关3中连接架4与导线5连接位置，改变电磁铁中的电流方向，进而改变电磁铁的磁极方向，同时通过电流控制器对电流大小进行调节，控制电磁铁的磁力大小，进而改变柔性臂10的环抱力度，同时通过电机2的驱动，改变电磁铁的位置，进而改变作用半径，使得柔性臂10的弯曲半径得到精准控制。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种磁驱动柔性机械臂，包括主舱体（1）和柔性臂（10），其特征是：主舱体（1）的上部左侧开有第一齿条孔，主舱体（1）的上部右侧开有第二齿条孔，主舱体（1）内安装有电机（2），电机（2）的输出轴上连接有主动公齿轮（14），主动公齿轮（14）上连接有第一电磁组，第一电磁组连接有第二电池组，第一电磁组包括主动母齿轮（13），主动母齿轮（13）上侧啮合有齿条一（11），齿条一（11）的左端固定连接有电磁铁一（12），齿条一（11）穿过第一齿条孔，电磁铁一（12）位于主舱体（1）的外部，所述第二电池组包括从动母齿轮（6），从动母齿轮（6）上啮合有齿条二（8），齿条二（8）的右端固定连接有电磁铁二（7），齿条二（8）穿过第二齿条孔，电磁铁二（7）位于主舱体（1）外部，主动母齿轮（13）与从动母齿轮（6）相啮合，主舱体（1）外表面安装有开关（3），开关（3）与所述的电磁铁一（12）和电磁铁二（7）电连接，所述柔性臂（10）上设计有永磁体，位于柔性臂（10）的同一侧面上的永磁体的磁极相同；
所述柔性臂（10）的外表面设计有硅胶层（15），所述永磁体镶嵌在硅胶层（15）的表面，所述永磁体为永磁体颗粒（16）；
所述柔性臂（10）上的永磁体颗粒（16）分布方式为自上部到下部呈密度逐渐减小式分布；
通过调节开关（3）中连接架（4）与导线（5）连接位置，改变电磁铁中的电流方向，进而改变电磁铁的磁极方向。
2.根据权利要求1所述的一种磁驱动柔性机械臂，其特征在于：所述开关（3）包括位于主舱体（1）外表面的滑动键，滑动键连接有连接架（4），连接架（4）为横向的“山”字形结构，中间连接极为正极，两端连接极为负极。
3.根据权利要求2所述的一种磁驱动柔性机械臂，其特征在于：所述主舱体（1）的上端面的中心处设有“凹”形结构的凸台（9），所述柔性臂（10）的下端设计有连接头（17），连接头（17）与所述凸台（9）相连接。
4.根据权利要求3所述的一种磁驱动柔性机械臂，其特征在于：所述柔性臂（10）的横截面为矩形，面积大的侧面分别与所述电磁铁一（12）和电磁铁二（7）对应。
5.根据权利要求4所述的一种磁驱动柔性机械臂，其特征在于：所述齿条一（11）和齿条二（8）为空心结构，内部设有导线（5），导线（5）连接在第一电池铁、第二电池铁和开关（3）之间。
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