CN109866213A - 柔性弯曲结构及具有其的机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种柔性弯曲结构及具有其的机器人，柔性弯曲结构包括：摆动组件，摆动组件包括柔性件；驱动装置，驱动装置上设置有拉动件，拉动件与柔性件驱动连接，拉动件沿柔性件的延伸方向可收放地设置，以使柔性件弯曲变形。本发明的柔性弯曲结构解决了现有技术中的柔性弯曲结构较为复杂的问题。

Description

柔性弯曲结构及具有其的机器人

技术领域

本发明涉及仿生领域，具体而言，涉及一种柔性弯曲结构及具有其的机器人。

背景技术

在大型游乐场所，能够智能运动的动植物逐渐增多，但是存在枝条弯曲运动单一，不能像仿生植物一样，随风摆动效果。为增强仿生树的运动仿真效果，需要仿生树枝干具有灵活的运动和简单的控制。

可以互动的植物，一般都会有枝条摆动的动作。目前有摆动功能的植物，一包采用的主要实现方式为串联多舵机、气动、拉线、剪叉等结构，但是普遍存在柔性结构难以仿真，实现效果难以预估影响，不能够完美实现植物枝条自由摆动的功能。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种柔性弯曲结构及具有其的机器人，以解决现有技术中的柔性弯曲结构较为复杂的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种柔性弯曲结构，包括：摆动组件，摆动组件包括柔性件；驱动装置，驱动装置上设置有拉动件，拉动件与柔性件驱动连接，拉动件沿柔性件的延伸方向可收放地设置，以使柔性件弯曲变形。

进一步地，拉动件为拉线。

进一步地，摆动组件还包括：第一连接板，第一连接板套设在柔性件上，拉线与第一连接板相连接，以通过第一连接板与柔性件驱动连接。

进一步地，第一连接板为多个，多个第一连接板间隔设置，拉线为多个，各个拉线与相应的第一连接板相连接。

进一步地，多个第一连接板的横截面的面积沿柔性件的延伸方向依次递增或依次递减。

进一步地，第一连接板为两个，两个第一连接板间隔地设置在柔性件上，其中，第一个第一连接板位于第二个第一连接板的上方；拉线为两组，第一组拉线与第一个第一连接板相连接，第二组拉线与第二个第一连接板相连接。

进一步地，拉线为钢丝绳，第二组拉线的外表面套设有柔性套管，拉线相对于柔性套管可移动地设置。

进一步地，摆动组件还包括：第二连接板，第二连接板可移动地套设在柔性件上，拉线穿过第二连接板与第一连接板相连接；多个滑套，滑套可移动地套设在柔性件上，第二连接板的两侧均套设有滑套，以支撑第二连接板。

进一步地，第二连接板为多个，多个第二连接板间隔设置。

进一步地，摆动组件还包括：安装座，柔性件与安装座相连接，第二连接板位于安装座和第二个第一连接板之间，拉线穿过安装座、第二连接板与第一连接板相连接。

进一步地，安装座、第二连接板以及第一连接板的外边缘均为圆形，各个圆形的直径沿柔性件的延伸方向依次递增或依次递减。

进一步地，拉线成对设置，成对的两个拉线并列且间隔地设置，成对的两个拉线同步运动，两个拉线的运动方向相反，当第一个拉线放长时，第二个拉线收短，以使柔性件朝向收短的拉线方向弯曲。

进一步地，拉线为多对，多对拉线间隔设置，各对拉线用于控制柔性件的相应的弯曲方向。

进一步地，驱动装置还包括：绕线轮，绕线轮可转动地设置，绕线轮具有第一绕线槽和第二绕线槽，成对的两个拉线中的第一个拉线的一端沿第一方向缠绕在第一绕线槽上，第二个拉线的一端沿第二方向缠绕在第二绕线槽上，其中，第一方向和第二方向为相反的两个方向。

进一步地，驱动装置还包括：从动轮，从动轮的输出轴与绕线轮相连接；主动轮，主动轮与从动轮相啮合；驱动电机，驱动电机的输出轴与主动轮相连接，驱动电机的输出轴可顺时针或逆时针转动。

进一步地，驱动装置为多个，多个驱动装置间隔设置，各个驱动装置控制相应的一对拉线。

进一步地，柔性弯曲结构还包括：支撑座，支撑座包括支座，摆动组件设置在支座的第一端，驱动装置设置在支座的第二端。

进一步地，柔性件为优力棒。

根据本发明的另一方面，提供了一种机器人，包括柔性弯曲结构，柔性弯曲结构为上述的柔性弯曲结构。

本发明的柔性弯曲结构驱动装置与摆动组件驱动连接，能够使摆动组件的至少部分做弯曲运动。其中，摆动组件包括柔性件，驱动装置上设置有拉动件，拉动件与柔性件驱动连接。在驱动柔性件运动时，通过拉动拉动件使得拉动件驱动柔性件产生弯曲变形。本发明的柔性弯曲结构通过将拉动件与柔性的柔性件驱动连接，通过拉动拉动件就可以使柔性件发生弯曲变形，整体结构较为简单，从而解决了现有技术中的柔性弯曲结构较为复杂的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的柔性弯曲结构的摆动组件与拉线的连接结构示意图；

图2示出了根据本发明的柔性弯曲结构的摆动组件的结构示意图；

图3示出了根据本发明的柔性弯曲结构的驱动装置的结构示意图；

图4示出了根据本发明的柔性弯曲结构的驱动装置与支撑座的安装结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、摆动组件；11、柔性件；12、第一连接板；13、第二连接板；14、滑套；15、安装座；20、驱动装置；21、拉线；22、绕线轮；221、第一绕线槽；222、第二绕线槽；23、从动轮；24、主动轮；25、驱动电机；26、限位开关；30、支撑座；31、支架；32、支座；321、连接座。

具体实施方式

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

本发明提供了一种柔性弯曲结构，请参考图1至图4，柔性弯曲结构包括：摆动组件10，摆动组件10包括柔性件11；驱动装置20，驱动装置20上设置有拉线21，拉线21与柔性件11驱动连接，拉线21沿柔性件11的延伸方向可收放地设置，以使柔性件11弯曲变形。

本发明的柔性弯曲结构驱动装置20与摆动组件10驱动连接，能够使摆动组件10的至少部分做弯曲运动。其中，摆动组件10包括柔性件11，柔性件11为柔性件，驱动装置20上设置有拉动件，拉动件与柔性件11驱动连接。在驱动柔性件11运动时，通过拉动拉动件使得拉动件驱动柔性件11产生弯曲变形。本发明的柔性弯曲结构通过将拉动件与柔性的柔性件11驱动连接，通过拉动拉动件就可以使柔性件11发生弯曲变形，整体结构较为简单，从而解决了现有技术中的柔性弯曲结构较为复杂的问题。

优选地，拉动件为拉线21。

为了能够通过拉线驱动柔性件11发生弯曲变形，如图1所示，摆动组件10还包括：第一连接板12，第一连接板12套设在柔性件11上，拉线21与第一连接板12相连接，以通过第一连接板12与柔性件11驱动连接。

在本实施例中，通过在摆动组件10上设置有第一连接板12，其中，第一连接板12套设在柔性件11的一端。为了能够更方便地通过拉线21驱动柔性件11，将拉线21与第一连接板12相连接，从而可以通过拉线21拉动第一连接板12带动柔性件11产生弯曲变形。

为了能够使柔性件11产生不同形式的弯曲变形，第一连接板12为多个，多个第一连接板12间隔设置，拉线21为多个，各个拉线21与相应的第一连接板12相连接。

在本实施例中，通过将第一连接板12设置为多个，其中，多个第一连接板12间隔设置，相应地，拉线21为多个，各个拉线21与相应的第一连接板12相连接。在具体驱动运动时，可以单独驱动一个第一连接板12上的拉线21运动，也可以同时驱动多个第一连接板12上的拉线21运动，以此使得柔性件11产生不同的弯曲形式，更加贴合植物的运动状态。

考虑到装配的强度以及方便柔性件11产生弯曲变形，多个第一连接板12的横截面的面积沿柔性件11的延伸方向依次递增或依次递减。

在本实施例中，柔性件11沿竖直方向放置，此时，多个第一连接板12的横截面的面积沿柔性件11的延伸方向由下到上依次递减。

考虑到结构的稳定性以及满足外包装需求，如图1所示，摆动组件10还包括：第二连接板13，第二连接板13可移动地套设在柔性件11上，拉线21穿过第二连接板13与第一连接板12相连接；多个滑套14，滑套14可移动地套设在柔性件11上，第二连接板13的两侧均套设有滑套14，以支撑第二连接板13。

在本实施例中，摆动组件10还包括第二连接板13，为了不影响柔性件11的正常弯曲运动，第二连接板13可移动地套设在柔性件11上，拉线21穿过第二连接板13与第一连接板12相连接。

为了保证第二连接板13与柔性件11的相对位置，摆动组件10还包括多个滑套14，其中，滑套14可移动地套设在柔性件11上，第二连接板13的两侧均套设有滑套14，从而可以利用至少两个滑套14支撑一个第二连接板13。

在本实施例中，滑套14为球形滑套。

优选地，第二连接板13为多个，多个第二连接板13间隔设置。

为了能够保证柔性件11的正常弯曲变形，如图1所示，摆动组件10还包括：安装座15，柔性件11与安装座15相连接，第二连接板13位于安装座15和第二个第一连接板12之间，拉线21穿过安装座15、第二连接板13与第一连接板12相连接。

在本实施例中，柔性件11的第一端与安装座15固定了连接，柔性件11的第二端与第一连接板12固定连接。

在本实施例中，安装座15与第一连接板12以及第二连接板13上均设置有供拉线21穿过的穿设孔。

优选地，安装座15、第二连接板13以及第一连接板12的外边缘均为圆形，各个圆形的直径沿柔性件11的延伸方向依次递增或依次递减。

为了能够实现柔性件11的弯曲变形，拉线21成对设置，成对的两个拉线21并列且间隔地设置，成对的两个拉线21同步运动，两个拉线21的运动方向相反，当第一个拉线21放长时，第二个拉线21收短，以使柔性件11朝向收短的拉线21方向弯曲。

在本实施例中，拉线21成对设置，成对的两个拉线21并列且间隔地设置，即第一个拉线21位于柔性件11的第一侧，第二个拉线21位于柔性件11的第二侧，第一侧和第二侧相背离。为了能够保证柔性件11弯曲变形，成对的两个拉线21同步运动，两个拉线21的运动方向相反，当第一个拉线21放长时，第二个拉线21收短，从而能够使柔性件11朝向收短的拉线21方向弯曲。

为了能够实现柔性件11不同方向的弯曲变形，拉线21为多对，多对拉线21间隔设置，各对拉线21用于控制柔性件11的相应的弯曲方向。

为了能够使得成对的两个拉线同步运动，如图3所示，驱动装置20还包括：绕线轮22，绕线轮22可转动地设置，绕线轮22具有第一绕线槽221和第二绕线槽222，成对的两个拉线21中的第一个拉线21的一端沿第一方向缠绕在第一绕线槽221上，第二个拉线21的一端沿第二方向缠绕在第二绕线槽222上，其中，第一方向和第二方向为相反的两个方向。

在本实施例中，通过在驱动装置20上设置有绕线轮22，绕线轮22具有第一绕线槽221和第二绕线槽222，成对的两个拉线21中的第一个拉线21的一端沿第一方向缠绕在第一绕线槽221上，第二个拉线21的一端沿第二方向缠绕在第二绕线槽222上，其中，第一方向和第二方向为相反的两个方向。在驱动柔性件11弯曲变形时，转动绕线轮22，从而使得一个拉线21放长，与此同时，另一个拉线21收短，从而能够使柔性件11朝向收短的拉线21弯曲。

为了能够驱动绕线轮22转动，如图3所示，驱动装置20还包括：从动轮23，从动轮23的输出轴与绕线轮22相连接；主动轮24，主动轮24与从动轮23相啮合；驱动电机25，驱动电机25的输出轴与主动轮24相连接，驱动电机25的输出轴可顺时针或逆时针转动。

在本实施例中，驱动装置20还包括从动轮23、主动轮24以及驱动电机25，其中，从动轮23的输出轴与绕线轮22相连接，主动轮24与从动轮23相啮合，驱动电机25的输出轴与主动轮24相连接，从而通过驱动电机25驱动绕线轮22转动。

在具体运动时，通过驱动电机25的输出轴可顺时针或逆时针转动，可以驱动柔性件11两个方向的弯曲变形。

为了方便安装，如图4所示，柔性弯曲结构还包括：支撑座30，支撑座30包括支架31以及安装在支架31上的支座32，摆动组件10设置在支座32的第一端，驱动装置20设置在支座32的第二端。

在本实施例中，支座32上设置有连接座321，连接座321与柔性件11连接。

优选地，柔性件11为多个，多个柔性件11间隔设置。

优选地，驱动装置20还包括：限位开关26，限位开关26与从动轮23限位接触，限位开关26用于控制从动轮23的转动范围。

优选地，驱动装置20为多个，多个驱动装置20间隔设置，各个驱动装置20控制相应的一对拉线21。

优选地，柔性件11位圆柱体。

优选地，柔性件11为优力棒。

针对本发明的柔性弯曲结构的一个具体实施例：

如图1和图2所示，第一连接板12为两个，两个第一连接板12间隔地设置在柔性件11上，其中，第一个第一连接板12位于第二个第一连接板12的上方；拉线21为两组，第一组拉线21与第一个第一连接板12相连接，第二组拉线21与第二个第一连接板12相连接。

在本实施例中，第一连接板12为两个，两个第一连接板12间隔地设置在柔性件11上其中，第一个第一连接板12位于第二个第一连接板12的上方。相应地，拉线21为两组，第一组拉线21与第一个第一连接板12相连接，第二组拉线21与第二个第一连接板12相连接。第一组拉线21用于驱动第一个第一连接板12，以此驱动柔性件11的第一段产生弯曲变形，相应地，第二组拉线21用于驱动第二个第一连接板12，以此驱动柔性件11的第二段产生弯曲变形。在具体驱动时，可以通过拉动二组拉线21也可以分组拉动。

在本实施例中，第一组拉线21为四根，四根拉线21分别设置在柔性件11的四个方向，第二组拉线21为四根，相应地，四根拉线21分别设置在柔性件11的四个方向，第二组拉线21短于第一组拉线21。

针对两组拉线21的具体形式，拉线21为钢丝绳，第二组拉线21的外表面套设有柔性套管，拉线21相对于柔性套管可移动地设置。

在本实施例中，拉线21为钢丝绳，第一组拉线21可以为裸线，而第二组拉线21的外表面套设有柔性套管，以此保证在第一组拉线21移动时，第二组拉线21不会出现放松状态，而是舒展地设置在柔性套管内。

在本实施例中，驱动装置20为4个，每个驱动装置20控制一对拉线21，从而能够保证一个驱动装置20控制柔性件11的一个方向的弯曲变形。

本发明还提供了一种机器人，包括柔性弯曲结构，柔性弯曲结构为上述的柔性弯曲结构。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

本发明的柔性弯曲结构驱动装置20与摆动组件10驱动连接，能够使摆动组件10的至少部分做弯曲运动。其中，摆动组件10包括柔性件11，柔性件11为柔性件，驱动装置20上设置有拉动件，拉动件与柔性件11驱动连接。在驱动柔性件11运动时，通过拉动拉动件使得拉动件驱动柔性件11产生弯曲变形。本发明的柔性弯曲结构通过将拉动件与柔性的柔性件11驱动连接，通过拉动拉动件就可以使柔性件11发生弯曲变形，整体结构较为简单，从而解决了现有技术中的柔性弯曲结构较为复杂的问题。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (19)

1.一种柔性弯曲结构，其特征在于，包括：

摆动组件(10)，所述摆动组件(10)包括柔性件(11)；

驱动装置(20)，所述驱动装置(20)上设置有拉动件，所述拉动件与所述柔性件(11)驱动连接，所述拉动件沿所述柔性件(11)的延伸方向可收放地设置，以使所述柔性件(11)弯曲变形。

2.根据权利要求1所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述拉动件为拉线(21)。

3.根据权利要求2所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述摆动组件(10)还包括：

第一连接板(12)，所述第一连接板(12)套设在所述柔性件(11)上，所述拉线(21)与所述第一连接板(12)相连接，以通过所述第一连接板(12)与所述柔性件(11)驱动连接。

4.根据权利要求3所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述第一连接板(12)为多个，多个所述第一连接板(12)间隔设置，所述拉线(21)为多个，各个所述拉线(21)与相应的所述第一连接板(12)相连接。

5.根据权利要求4所述的柔性弯曲结构，其特征在于，多个所述第一连接板(12)的横截面的面积沿所述柔性件(11)的延伸方向依次递增或依次递减。

6.根据权利要求3所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述第一连接板(12)为两个，两个所述第一连接板(12)间隔地设置在所述柔性件(11)上，其中，第一个所述第一连接板(12)位于第二个所述第一连接板(12)的上方；所述拉线(21)为两组，第一组所述拉线(21)与第一个所述第一连接板(12)相连接，第二组所述拉线(21)与第二个所述第一连接板(12)相连接。

7.根据权利要求6所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述拉线(21)为钢丝绳，第二组所述拉线(21)的外表面套设有柔性套管，所述拉线(21)相对于所述柔性套管可移动地设置。

8.根据权利要求6或7所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述摆动组件(10)还包括：

第二连接板(13)，所述第二连接板(13)可移动地套设在所述柔性件(11)上，所述拉线(21)穿过所述第二连接板(13)与所述第一连接板(12)相连接；

多个滑套(14)，所述滑套(14)可移动地套设在所述柔性件(11)上，所述第二连接板(13)的两侧均套设有所述滑套(14)，以支撑所述第二连接板(13)。

9.根据权利要求8所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述第二连接板(13)为多个，多个所述第二连接板(13)间隔设置。

10.根据权利要求8所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述摆动组件(10)还包括：

安装座(15)，所述柔性件(11)与所述安装座(15)相连接，所述第二连接板(13)位于所述安装座(15)和第二个所述第一连接板(12)之间，所述拉线(21)穿过所述安装座(15)、所述第二连接板(13)与所述第一连接板(12)相连接。

11.根据权利要求10所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述安装座(15)、所述第二连接板(13)以及所述第一连接板(12)的外边缘均为圆形，各个所述圆形的直径沿所述柔性件(11)的延伸方向依次递增或依次递减。

12.根据权利要求2所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述拉线(21)成对设置，成对的两个所述拉线(21)并列且间隔地设置，成对的两个所述拉线(21)同步运动，两个所述拉线(21)的运动方向相反，当第一个所述拉线(21)放长时，第二个所述拉线(21)收短，以使所述柔性件(11)朝向收短的所述拉线(21)方向弯曲。

13.根据权利要求12所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述拉线(21)为多对，多对所述拉线(21)间隔设置，各对所述拉线(21)用于控制所述柔性件(11)的相应的弯曲方向。

14.根据权利要求13所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述驱动装置(20)还包括：

绕线轮(22)，所述绕线轮(22)可转动地设置，所述绕线轮(22)具有第一绕线槽(221)和第二绕线槽(222)，成对的两个所述拉线(21)中的第一个所述拉线(21)的一端沿第一方向缠绕在所述第一绕线槽(221)上，第二个所述拉线(21)的一端沿第二方向缠绕在所述第二绕线槽(222)上，其中，所述第一方向和所述第二方向为相反的两个方向。

15.根据权利要求14所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述驱动装置(20)还包括：

从动轮(23)，所述从动轮(23)的输出轴与所述绕线轮(22)相连接；

主动轮(24)，所述主动轮(24)与所述从动轮(23)相啮合；

驱动电机(25)，所述驱动电机(25)的输出轴与所述主动轮(24)相连接，所述驱动电机(25)的输出轴可顺时针或逆时针转动。

16.根据权利要求12至15中任一项所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述驱动装置(20)为多个，多个所述驱动装置(20)间隔设置，各个所述驱动装置(20)控制相应的一对所述拉线(21)。

17.根据权利要求1所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述柔性弯曲结构还包括：

支撑座(30)，所述支撑座(30)包括支座(32)，所述摆动组件(10)设置在所述支座(32)的第一端，所述驱动装置(20)设置在所述支座(32)的第二端。

18.根据权利要求1所述的柔性弯曲结构，其特征在于，所述柔性件(11)为优力棒。

19.一种机器人，包括柔性弯曲结构，其特征在于，所述柔性弯曲结构为权利要求1至18中任一项所述的柔性弯曲结构。