CN110524576B - 机械臂组件构造 - Google Patents

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Abstract

一种用于构造机械臂的方法，包括：将线定位在机械臂的形成区中；围绕线在形成区中形成机械臂的本体，使得机械臂的本体包围线的至少一部分。

Description

机械臂组件构造
技术领域
本主题大体涉及用于构造机械臂组件的系统和方法，并且更具体地涉及机械臂组件的机械臂。
背景技术
机械臂组件在各个行业中是有用的，用于在例如远程位置，危险位置等处执行操作。至少某些机械臂组件包括机械臂，机械臂由在相应接头处连接在一起的多个连结件形成。另外，多个控制线可以延伸穿过机械臂，每个线终止于独立的连结件，用于相对于后相邻连结件移动这种连结件。控制线可以联接到机械臂组件的基部内的一个或多个马达，使得机械臂组件可以通过增加和/或减小多个控制线上的张力来控制机械臂的运动。
为了形成机械臂组件的这种机械臂，通常独立地形成每个独立的连结件，并且为多个控制线中的每一个挤出或钻出独立的孔。然后将控制线穿过连结件中的挤出或单独钻出的孔。然而，这种构造方法可能使得构造相对长和/或相对薄的机械臂变得困难。具体地说，采用这种构造方法，可能难以在其中形成具有所需密度的控制线孔的各个独立的连结件，并且还可能难以将控制线(通常可能非常薄且脆弱)穿过机械臂的多个连结件中的每个独立的孔。
因此，允许增加相对长和/或相对薄的机械臂的构造的容易性的用于构造机械臂组件的方法将是有用的。
发明内容
本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。
在本公开的一个示例性方面，提供了一种用于构造机械臂的方法。该方法包括将线定位在机械臂的形成区中；以及围绕线在形成区中形成机械臂的本体，使得机械臂的本体包围线的至少一部分。
在某些示例性方面中，将线定位在机械臂的形成区中包括将多个线在张力下定位在形成区中，使得形成区中的多个线悬挂在形成区内。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括使用增材制造处理围绕线形成机械臂的本体。
在某些示例性方面，线是预套线，预套线具有包围线的套管。
例如，在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括以固定方式围绕套筒形成机械臂的本体，使得套筒相对于本体固定。
在某些示例性方面中，锚固件联接到线，并且其中围绕线形成机械臂的本体还包括围绕锚固件形成机械臂的本体。
在某些示例性方面中，将线定位在形成区中包括通过附接到锚固件的定位线将线至少部分地保持在位。利用这样的示例性方面，该方法可以进一步包括围绕线在形成区中形成机械臂的本体之后移除附接到锚固件的定位线。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体使得机械臂的本体包围线的至少一部分包括形成机械臂的本体的多个连结件和多个可移动地联接多个连结件的多个接头。
例如，在某些示例性方面，多个连结件中的每个连结件包围线的至少一部分。
例如，在某些示例性方面，使用增材制造处理将多个连结件和多个接头一起形成。
在某些示例性方面，线是控制线，并且其中围绕线形成机械臂的本体包括围绕控制线形成机械臂的本体，使得控制线可移动地定位在包围控制线的机械臂的本体的至少一部分内。
例如，在某些示例性方面中，围绕线在形成区中形成机械臂的本体包括形成前连结件，后连结件和可移动地联接前连结件和后连结件的接头，使得控制线可移动地定位在后连结件内并固定到前连结件。
例如，在某些示例性方面，锚固件连接到控制线，并且其中围绕线在形成区中形成机械臂的本体还包括围绕锚固件形成前连结件以至少部分地包围锚固件。
在某些示例性方面，该方法可以进一步包括将拉伸构件定位在机械臂的形成区中，并且其中围绕线形成机械臂的本体包括围绕拉伸构件形成机械臂的本体。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括形成机械臂的本体以具有小于大约一英寸的外径。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括形成机械臂的本体以具有小于约0.5英寸的外径。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括形成机械臂的本体以具有至少约五英尺的长度。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括围绕线模制连续部件，以及移除连续部件的顺序部分以形成通过多个接头可移动地联接的各个连结件。
例如，在某些示例性方面，机械臂的本体的各个连结件包围线。
在某些示例性方面中，围绕线形成机械臂的本体包括形成机械臂的本体的第一部分和形成机械臂的本体的第二部分，并且其中将线定位在机械臂的形成区中包括在形成机械臂的本体的第二部分之前将线放置在机械臂的本体的第一部分上。
参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
附图说明
在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：
图1是根据本公开的示例性实施例的机械臂组件的示意性横截面图。
图2是图1的示例性机械臂组件的机械臂的特写示意图。
图3是在第一构造阶段中根据本公开的示例性实施例的用于构造机械臂的系统的示意图。
图4是处于第二构造阶段的图3的示例性系统的示意图。
图5是使用图3和图4的示例性系统形成区形成的机械臂的连结件的示意性横截面图。
图6是根据本公开的示例性方面的机械臂组件的机械臂的两个连结件的示意性特写图。
图7是根据本公开的示例性实施例的预套线的示意性横截面图。
图8是根据本公开的示例性方面的机械臂的多个连结件的示意性近视图，包括一个或多个拉伸构件。
图9是处于第一构造阶段的根据本公开另一示例性实施例的用于构造机械臂的系统的示意图。
图10是处于第二构造阶段的图9的示例性系统的示意图。
图11是处于第三构造阶段的图9的示例性系统的示意图。
图12是处于第一构造阶段的根据本公开的又一示例性实施例的用于构造机械臂的系统的示意图。
图13是处于第二构造阶段的图12的示例性系统的示意图。
图14是处于第三构造阶段的图12的示例性系统的示意图。
图15是根据本公开的示例性方面的用于构造机械臂组件的机械臂的方法的流程图。
图16是根据本公开另一示例性方面的用于构造机械臂组件的机械臂的方法的流程图。
图17是根据本公开的又一示例性方面的用于构造机械臂组件的机械臂的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的实施例，其一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或相似的部分。
如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。
术语“向前”和“向后”是指部件或系统内的相对位置，并且指的是部件或系统的正常操作姿态。例如，关于机械臂，向前指的是更靠近机械臂的远端的位置，而向后指的是更靠近机械臂的根端的位置。
术语“联接”，“固定”，“附接”等等指的是直接联接，固定或附接，以及通过一个或多个中间部件或特征的间接联接，固定或附接，除非本文另有规定。
除非上下文另有明确规定，否则单数形式“一”，“一种”和“该”包括复数指代。
在整个说明书和权利要求书中使用的近似语言用于修饰任何可允许变化的定量表示，而不会导致与其相关的基本功能的变化。因此，由一个或多个术语(例如“约”，“大约”和“基本上”)修饰的值不限于指定的精确值。在至少一些情况下，近似语言可以对应于用于测量值的仪器的精度，或者用于构造或制造部件和/或系统的方法或机器的精度。例如，近似语言可以指的是在10％的范围内。
这里和整个说明书和权利要求书中，范围限制被组合和互换，这些范围被识别并包括其中包含的所有子范围，除非上下文或语言另有说明。例如，本文公开的所有范围包括端点，并且端点可彼此独立地组合。
现在参考附图，贯穿附图，其中相同的数字表示相同元件，图1是根据本公开的示例性实施例的机械臂组件100的示意图。所示的示例性机械臂组件100通常包括基座102，机械臂104和实用构件106。基座102通常包括一个或多个马达108和控制器110。控制器110可操作地联接到一个或多个马达108，用于控制机械臂组件100的操作。另外，控制器110可以可操作地联接到实用构件106和/或附接到或嵌入机械臂104和/或实用构件106中的一个或多个传感器(未示出)。此外，机械臂104大致在根端112和远端114之间延伸。机械臂104在根端112处联接到基部102并且在远端114处包括实用构件106。
此外，所示的示例性机械臂组件100的机械臂104通常由多个连结件116和多个接头118形成，其中多个连结件116顺序地布置并且通过多个接头118可移动地彼此联接。
现在还参考图2，提供了图1的示例性机械臂104的相邻的一对连结件116(即，前连结件116A和后连结件116B)和接头118的特写示意图。对于所描绘的实施例，接头118被构造为弯曲接头。更具体地，接头118是与连结件116相比具有显著减小的横截面积的区段，使得两个相邻的连结件116可以在接头118处相对于彼此弯曲。此外，应当理解，对于所示的实施例，机械臂104包括延伸穿过其的多个控制线120。出于说明性目的，图2中描绘了两条控制线120(即，第一控制线120A和第二控制线120B)，其中第一和第二控制线120A，120B中的每一个终止于所描绘的一对连结件116的前连结件116A。因此，应当理解，第一和第二控制线120A，120B各自可移动地定位在后连结件116B内(例如，可相对于后连结件116B滑动)并且固定地附接到前连结件116A。更具体地，第一控制线120A包括固定到前连结件116A的一侧的第一锚固件122A，第二控制线120B包括固定到前连结件116A的另一侧的第二锚固件122B。然而，应当理解，在其他示例性实施例中，第一和第二控制线120A，120B可以以任何其他合适的方式固定地附接到前连结件116A。
为了使前连结件116A相对于后连结件116B弯曲，第一控制线120A或第二控制线120B中的一个可以被例如机械臂组件100的基部102的一个或多个马达108拉动。例如，为了在图2所示的预期中顺时针弯曲前连结件116A，第二控制线120B可以被基部102的一个或多个马达108拉动，同时在第一控制线120A中可以减轻张力。相反，为了在图2所示的预期中逆时针弯曲前连结件116A，第一控制线120A可以被基部102的一个或多个马达108拉动，同时在第二控制线120B中可以减轻张力。
应当理解，尽管在图2中仅描绘了两条控制线120A，120B，但是在其他实施例中，每个连结件116可以具有终止于这种连结件116的任何其他合适数量的控制线120，用于控制这种连结件116，或者，机械臂104的某些连结件116可以没有终止于这种连结件116的控制线120(例如，由一组绳索施加的弯曲可以分布在若干连结件116和相关联的接头118之中)。例如，在某些实施例中，每个连结件116可以包括终止于这种连结件116的三条控制线120，以为这种连结件116提供额外的自由度。此外，虽然在图2中仅描绘了两条线，但是相对大量的附加控制线120(未示出；参见下面的图5)可以延伸穿过这样的连结件116，用于控制所描绘的连结件116前方的每个连结件116。仅作为示例，如果机械臂104包括二十(20)个连结件116，其中每个连结件116包括终止于这种连结件116的三(3)个控制线120，则靠近机械臂104的根部112的连结件116可包括延伸穿过其中的大约六十(60)个控制线120。此外，附加的线可以延伸穿过其，用于例如用于实用构件106的电连接和/或用于为实用构件106提供工作流体。
为了有效地构造用于这种示例性机械臂组件100的机械臂104，本公开通常提供一个或多个控制线120在机械臂104的形成区124(见下文)中的定位，以及围绕一个或多个控制线120在形成区124中形成机械臂104的本体126(通常包括连结件116和接头118；见下文)，使得机械臂104的本体126包围一个或多个控制线120的至少一部分。
更具体地，现在将参考图3和4。图3提供了根据本公开的示例性方面的用于在第一形成阶段构造机械臂组件100的机械臂104的系统128的示意图，并且图4提供了用于在第二形成阶段构造机械臂组件100的机械臂104的示例性系统128的示意图。在图3和图4中构造的机械臂104可以以与上面参照图1和图2描述的示例性机械臂104基本相同的方式构造。
具体参考图3，如图所示，系统128通常包括用于将控制线120，更具体地，多个控制线120定位在机械臂104的形成区124中的结构。更具体地，对于所示实施例，该结构包括第一夹具组件130和第二夹具组件132。所描绘的多个控制线120中的每一个在第一夹具组件130和第二夹具组件132之间在第一端134和第二端136之间延伸。第一夹具组件130构造成将多个控制线120的第一端134保持就位，并且第二夹具组件132构造成将多个控制线120的第二端136保持就位。值得注意的是，第一夹具组件130包括平台138，多个控制线120延伸穿过平台138并且机械臂104的本体126将形成在平台138上(对于所描绘的实施例)。以这种方式，控制线120可以以期望的位置/图案悬挂在形成区124内。值得注意的是，多个控制线120的第一端134可以被构造为在机械臂104形成之后附接到例如机械臂组件100(参见图1)的基部102的一个或多个马达108。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，可以使用任何其他组件将控制线120保持在形成区124内的位置。例如，可以使用任何其他合适的夹具组件，和/或控制线120可以悬挂在流体浴内(取决于用于机械臂104的本体126的构造方法)。
现在特别参考图4，应当理解，示例性系统128被构造成绕着控制线120(并且更具体地，围绕多个控制线120)在形成区124中形成机械臂104的本体126，使得机械臂104的本体126包围多个控制线120中的每一个的至少一部分。值得注意的是，对于所示的实施例，机械臂104的本体126包括多个连结件116，以及多个接头118。每个接头118构造成可移动地联接多个连结件116中的相邻的一对连结件116。如上所述，对于图4的实施例，每个接头118被构造为弯曲接头。然而，在其他实施例中，可以形成和使用任何其他合适的接头118，例如滚子接头，球接头等。
更具体地，对于所示的示例性实施例，示例性系统128被构造为使用增材制造处理(例如3D打印处理)围绕控制线120在形成区124中形成机械臂104的本体126。这在图4中用增材制造工具140示意性地描绘。使用这样的处理可以允许机械臂组件100的机械臂104的本体126整体地形成，作为单个整体部件，或者作为任何合适数量的子部件，并围绕多个控制线120构建，使得多个控制线120在形成本体126之后至少部分地延伸穿过本体126。例如，这样的处理可以允许以所描绘的方式(即，包括相邻连结件116之间的弯曲接头)连结件或任何其他合适的方式(例如，包括相邻连结件116之间的滚子或球接头)形成机械臂104的本体126。
如本文所用，术语“增材制造”或“增材制造技术或处理”通常是指制造处理，其中连续的材料层提供在彼此之上以逐层地“构建”三维部件。连续层通常熔合在一起以形成整体部件，该整体部件可具有各种整体子部件。虽然本文将增材制造技术描述为能够通过逐点，逐层地在竖直方向(或者更确切地说，机械臂的纵向方向)上构建物体来制造复杂物体，但是其他制造方法也是可能的并且在本主题的范围内。例如，尽管本文的讨论涉及添加材料以形成连续层，但是本领域技术人员将理解，本文公开的方法和结构可以用任何增材制造技术或制造技术来实施。例如，本发明的实施例可以使用层增材处理，层减材处理或混合处理。
根据本公开的合适的增材制造技术包括例如熔融沉积成型(FDM)，选择性激光烧结(SLS)，诸如通过喷墨器、激光喷射和粘合剂喷射的3D打印，立体光刻(SLA)，直接选择性激光烧结(DSLS)，电子束烧结(EBS)，电子束熔化(EBM)，激光工程化净成形(LENS)，激光净成形制造(LNSM)，直接金属沉积(DMD)，数字光处理(DLP)，直接选择性激光熔化(DSLM)，选择性激光熔化(SLM)，直接金属激光熔化(DMLM)和其他已知处理。
本文所述的增材制造处理可用于使用任何合适的材料形成部件。例如，材料可以是塑料，金属，陶瓷，聚合物，环氧树脂，光聚合物树脂，或可以是固体，液体，粉末，片材，材或任何其它合适形式的任何其他合适材料，或其组合。更具体地，根据本主题的示例性实施例，本文所述的增材制造的部件可以部分地，整体地或以某种材料的组合形成，该材料包括但不限于纯金属，镍合金，铬合金，钛，钛合金，镁，镁合金，铝，铝合金，和镍或钴基超级合金。这些材料是适用于本文所述的增材制造处理的材料的实例，并且通常可称为“增材材料”。
另外，本领域技术人员将理解，可以使用各种材料和用于结合那些材料的方法，并且预期这些材料和方法在本公开的范围内。如本文所用，对“熔合”的提及可以指用于产生任何上述材料的结合层的任何合适的处理。例如，如果物体由聚合物制成，则熔合可以指在聚合物材料之间产生热固性结合。如果物体是环氧树脂，则可以通过交联处理形成结合。如果材料是陶瓷，则可以通过烧结处理形成结合。如果材料是粉末金属，则可以通过熔化或烧结处理形成结合。本领域技术人员将理解，可以通过增材制造将材料熔合以制造部件的其他方法，并且可以用这些方法实施本发明公开的主题。
此外，本文公开的增材制造处理允许单个部件由多种材料形成。因此，本文描述的部件可以由上述材料的任何合适的混合物形成。例如，部件可包括使用不同材料，处理和/或在不同的增材制造机器上形成的多个层，区段或部分。以这种方式，可以构造具有不同材料和材料特性的部件，以满足任何特定应用的要求。另外，尽管这里描述的部件完全通过增材制造处理构造，但是应当理解，在替代实施例中，这些部件的全部或一部分可以通过铸造，机械加工和/或任何其他合适的制造处理形成。实际上，可以使用任何合适的材料组合和制造方法来形成这些部件。
现在将描述示例性的增材制造处理。增材制造处理使用部件的三维(3D)信息(例如三维计算机模型)来制造部件。因此，可以在制造之前限定部件的三维设计模型。在这方面，可以扫描部件的模型或原型以确定部件的三维信息。作为另一个例子，可以使用合适的计算机辅助设计(CAD)程序来构造部件的模型，以限定部件的三维设计模型。
设计模型可以包括部件的整个构造的3D数字坐标，包括部件的外表面和内表面。例如，设计模型可以限定本体，表面和/或内部通道，例如开口，支撑结构等。在一个示例性实施例中，三维设计模型被转换成多个切片或段，例如，沿着部件的中心(例如，竖直)轴线或任何其他合适的轴线。每个切片可以为切片的预定高度限定部件的薄横截面。多个连续的横截面切片一起形成3D部件。然后，部件被逐片或逐层“构建”，直到完成为止。
以这种方式，本文所述的部件可以使用增材处理制造，或者更具体地，每个层例如通过使用激光能量或热量来熔合或聚合塑料或通过烧结或熔化金属粉末依次形成。例如，特定类型的增材制造处理可以使用能量束，例如电子束或电磁辐射，例如激光束，来烧结或熔化粉末材料。可以使用任何合适的激光和激光参数，包括关于功率，激光束斑点尺寸和扫描速度的考虑。构建材料可以由选择用于提高强度，耐久性和使用寿命的任何合适的粉末或材料形成，特别是在高温下。
每个连续层可以是例如约5μm和200μm之间，但是可以基于任何数量的参数来选择厚度，并且根据替代实施例可以是任何合适的尺寸。因此，利用上述增材形成方法，本文所述的部件可具有与增材形成处理中使用的相关粉末层的一个厚度(例如5μm)一样薄的横截面。
利用增材制造方法，甚至多部分部件可以形成为单件连续金属或塑料或其他聚合物，因此与现有设计相比可以包括更少的子部件和/或接头。通过增材制造整体形成这些多部分部件可以有利地改善整个组装过程。例如，整体形成减少了必须组装的独立部分的数量，从而减少了相关时间和总组装成本。另外，可以有利地减少现有的问题，例如泄漏，独立部分之间的接合质量和整体性能。
仍然特别参考图3和图4，应当理解，以这种方式，机械臂104的本体126可以使用这样的增材制造处理形成，使得本体126围绕多个控制线120形成。以这种方式，多个控制线120预穿过本体126中的多个开口142，延伸穿过本体126的每个连结件116。例如，简要地参考图5，提供沿着示例性机械臂104的长度的图4中所示的示例性机械臂104的连结件116的横截面视图，应当理解，根据一个或多个这些示例性方面形成机械臂104，可以允许多个控制线120预先穿过各个连结件116，更具体地，通过各个连结件116中的相应开口142。另外，以这种方式形成机械臂104的本体126可允许多个控制线120中的每一个相对靠近地隔开，使得可形成相对长且相对薄的机械臂104。例如，对于所描绘的实施例，多个控制线120中的至少某些控制线120彼此间隔小于约5毫米(从一个控制线120的中心到相邻控制线120的中心测量的)，例如彼此间隔小于约五百(500)微米(μm)，例如彼此间隔小于约二百五十(250)μm，例如彼此间隔小于约一百五十(150)μm。另外，这可以允许形成具有外径144(即，小于约三(3)英寸的最大外径，例如小于约一(1)英寸，例如小于约0.5英寸，例如小于约0.3英寸)的机械臂104的本体126。尽管机械臂104相对较薄，但由于可用的多个控制线120的相对紧密的间隔(即，相对高密度的控制线120)，机械臂104可以形成为限定期望的长度。例如，在至少某些示例性实施例中，机械臂104可以限定至少约三(3)英尺的长度146(即，中心线长度；参见图1)，例如至少约五(5)英尺，例如至少约六(6)英尺，例如高达约一百(100)英尺。
值得注意的是，特别参考图3和图4，可以理解，多个控制线120中的每一个包括与其联接的锚固件122。在围绕控制线120的形成区124内的机械臂104的本体126的形成期间，系统128围绕联接到控制线120的锚固件122形成本体126，使得锚固件122固定地定位在本体126的相应连结件116内(并且因此联接到锚固件122的相应控制线120也固定到连结件116)。以这种方式，应当理解，包围锚固件122的连结件116可以由这种锚固件122控制，或者更确切地说，由联接到这种锚固件122的控制线120控制。例如，在机械臂104形成之后，控制线120可以被拉动，例如，通过包括机械臂104的机械臂组件100的基部102的一个或多个马达108(参见图1)拉动，并且锚固件122可以确保控制线120能够拉动机械臂104的本体126的期望连结件116的期望部分而不会被拉出位置。以这种方式，控制线120可以能够以期望的方式移动机械臂104的本体126的这种连结件116。在某些示例性实施例中，锚固件122可以被锻造到控制线120上，压接到控制线120，系接到控制线120，或以任何其他合适的方式附接。另外，尽管在图3和图4中描绘为大致矩形形状，但在其他实施例中，锚固件122可具有任何其他合适的几何形状以便以本文所述的方式起作用。
此外，现在简要参考图6，应当理解，所描绘的多个控制线120和所示的相应多个锚固件122在机械臂104的本体126的形成处理期间，相对于第二夹具组件132使用多个定位线148保持就位。更具体地，图6描绘了机械臂组件100的两个连结件116的近视图，其具有延伸穿过其的第一控制线120A和第二控制线120B。具体地，第一控制线120A包括与其联接的第一锚固件122A，第二控制线120B包括与其联接的第二锚固件122B。第一锚固件122A还联接到定位线148。应当理解，定位线148与锚固件122的联接不如控制线120与锚固件122的联接稳固。因此，在围绕控制线120和锚固件122形成多个连结件116之后，使得锚固件122嵌入机械臂104的本体126的连结件116内，可以拉出定位线148而不影响控制线120。更具体地，可以拉动定位线148，使得定位线148和相应的锚固件122之间的联接失效，同时控制线120和相应的锚固件122之间的联接保持完好，允许定位线148被移除。对于图6的示例性实施例，定位线148已从联接到第二控制线120B的第二锚固件122B移除。
此外，应当理解，对于本文所示的示例性方面，使用增材制造处理围绕多个控制线120形成机械臂104的本体126包括围绕多个控制线120形成机械臂104的本体126，使得控制线120可移动地定位在机械臂104的本体126的至少一部分内(例如，可相对于其滑动)，机械臂104包围这样的多个控制线120。更具体地，控制线120可移动地定位在每个连结件116内(例如，可相对于其滑动)，控制线120延伸穿过每个连结件116(即，围绕相应控制线120形成的连结件116)，除了机械臂104的连结件116之外，相应的控制线120被构造为进行控制。在至少某些示例性实施例中，这可以通过围绕多个控制线120中的每一个的位置形成小开口(诸如图5中所示的开口142)来实现。另外，可以使用某些材料，其被构造为允许这种控制线120滑动。
然而，现在参见图7，在其他示例性实施例中，可以使用一个或多个预套控制线。更具体地，图7提供了预套控制线的特写横截面图，该控制线具有包围控制线120的套管150。套筒150可以由例如尼龙，聚四氟乙烯(“PTFE”)或任何其他合适的材料形成。通过这样的示例性方面，围绕控制线120形成机械臂104的本体126可以包括围绕预套控制线的套管150形成机械臂104的本体126，使得套管150在机械臂104的本体126的连结件116内被固定在位，使得它可以不相对于连结件116滑动。
此外，仍然应当理解，利用根据这些示例性方面中的一个或多个的制造方法可以允许将附加特征嵌入机械臂104的本体126内，以便例如加强机械臂104的本体126。例如，现在参见图8，描绘了根据本公开另一示例性实施例的机械臂104的特写示意性横截面图。所描绘的示例性机械臂104可以以与上述示例性实施例中的一个或多个类似的方式构造。因此，示例性机械臂104通常可包括多个连结件116和多个接头118，每个接头118可移动地联接多个连结件116的相邻的一对连结件116。此外，图8中描绘的示例性机械臂104可以根据本文描述的一个或多个示例性方面形成。因此，图8中描绘的示例性机械臂104包括多个控制线120，机械臂104的连结件116围绕多个控制线120形成。
然而，除了多个控制线120之外，对于图8中描绘的示例性实施例，机械臂104还包括一个或多个拉伸构件152。对于所示的实施例，一个或多个拉伸构件152包括多个支撑线。在机械臂104的形成期间，多个支撑线类似地在机械臂104的形成区124内第一夹具组件130和第二夹具组件132(图8中未示出；类似于所示的控制线120)之间延伸。以这种方式，机械臂104的本体126可以围绕一个或多个支撑线形成，使得支撑线嵌入机械臂104的本体126内。支撑线可以通过为连结件116和/或接头118提供额外的拉伸支撑而加强机械臂104的本体126。
然而，应当理解，在其他示例性实施例中，如果包括一个或多个拉伸构件152，则拉伸构件152可以具有任何其他合适的形状和/或构造。例如，在其他实施例中，一个或多个拉伸构件152可以不被构造为延伸穿过多个连结件116和接头118的支撑线，而是可以被构造为位于各个连结件116和接头118内的多个独立的分开的拉伸构件152。
此外，应当理解，尽管多个控制线120通常固定到相应的连结件116，但是其构造成通过围绕联接到这种控制线120的锚固件122形成连结件116来进行控制，在本公开的其他示例性中，多个控制线120可以固定到相应的连结件116，其被构造为以任何其他合适的方式进行控制。例如，在某些示例性方面，连结件116可以形成为控制线120自身表面的纹理，以将其固定在位。附加地或替代地，线120可以通过化学键固定，例如环氧树脂或其他粘合剂键合。在这种情况下，可以在形成连结件116期间施加结合，或者可以用粘合剂或粘合促进剂对想要固定到连结件116的线120的一部分进行底涂，使得所需部分固定到连结件116而其余部分不固定。附加地或替代地，当使用预套控制线120时，套管150的一部分可以从线120剥离以暴露线120，并且连结件116可以形成到线120的暴露部分。附加地或替代地，仍然可以通过例如来自增材处理或其他工具的激光在连结件116的形成期间将线120的一部分熔合，熔化，焊接，钎焊等到连结件116。
此外，应当理解，在本公开的其他示例性方面中，可以利用任何其他合适的方法通过将一个或多个控制线120定位在机械臂104的形成区124中，并且围绕一个或多个控制线120在形成区124中形成机械臂104的本体126，来构造机械臂组件100的机械臂104。
例如，简要地参考图9至图11，描绘了本公开的另一示例性方面。对于图9至图11的示例性实施例，本体126可以通常使用增材制造处理再次形成机械臂104。具体地，对于所示的示例性方面，可以形成机械臂104的多个层，机械臂104处于水平取向。例如，工具140在图9和11中示出，示意性地表示通过合适的增材制造处理添加层。
首先特别参考图9，机械臂104的本体126的初始第一部分154已经通过增材制造处理形成。随着机械臂104被构建(即，通过增材制造逐层)，使得在应该定位控制线120的地方获得深度156，可以暂停增材制造处理，并且控制线120可以放置在跨越未完成的机械臂104(例如，机械臂104的本体126的第一部分154)的位置。在图10中描绘了这样的处理步骤。随后，在控制线120就位后，通过增材制造处理形成机械臂104的附加层，使得机械臂104的本体126围绕控制线120形成，该控制线120横跨机械臂104的本体126的第一部分154放置就位。以这种方式，机械臂104的本体126包围多个控制线120的至少一部分。具体地，关于参照图10描述的示例，机械臂104的本体126的第二部分158可以围绕放置就位的控制线120形成在机械臂104的本体的第一部分150上。这样的处理步骤如图11所示。
值得注意的是，尽管未示出，但是利用这样的示例性处理，连结件116可以形成有用于控制线120和/或控制线120的锚固件122的凹口，使得当完成适当的层时，控制线120和锚固件122可以放置就位。利用这样的示例性方面，锚固件122可以使用一个或多个定位线保持或不保持就位。
增材制造处理中的类似暂停可以在应当定位一个或多个控制线120的每个深度处进行，使得在完成机械臂104的本体126的形成时，每个控制线120穿过/定位在机械臂104的本体126中。
然而，将进一步理解的是，在其他示例性实施例中，根据本公开的示例性方面，还可以利用其他处理来形成机械臂104。例如，现在参见图12至图14，描绘了根据本公开的示例性方面的用于形成机械臂104的又一示例性处理。
图12至图14中形成的示例性机械臂104可以以与上述示例性实施例中的一个或多个类似的方式构造。例如，形成的机械臂104可以具有多个连结件116和多个接头118，每个接头118可移动地联接多个连结件116的相邻的一对连结件116。另外，形成的机械臂104可包括由机械臂104的本体126的至少一部分包围的多个控制线120，用于控制机械臂104的连结件116的运动。
与上述示例性方面类似，对于图12至图14的示例性方面，一个或多个控制线120定位在机械臂104的形成区124中。具体地，如图12所示，使用第一夹具组件130和第二夹具组件132将机械臂104的多个控制线120中的每一个悬挂在形成区124内。然而，对于图12至图14中所示的示例性方面，机械臂104的本体126如下形成：通过围绕多个控制线120中的每一个模制连续部件160，如图13所示，并且随后从连续部件160上移除顺序部件162，以形成由各个接头118联接的各个连结件116，如图14所示。顺序部件160沿其基本上整个长度限定基本恒定的横截面形状。移除顺序部分162可以包括使用消融处理移除这些部分162，该消融处理被构造为移除形成顺序部件160的材料，而不会损坏延伸穿过其的多个控制线120。例如，顺序部件160可以由塑料或聚合物材料形成，而多个控制线120由金属材料形成。利用这样的示例性实施例，消融处理可以利用水射流组件164(使用高压水流)，该水射流组件164被构造成去除连续部件160的塑料材料，而不会损坏多个控制线120的金属材料(这是比形成连续部件160的塑料或聚合物材料更坚固的材料)。
现在参考图15，描绘了根据本公开的示例性方面的用于构造机械臂的方法200。根据方法200构造的示例性机械臂可以以与上述示例性机械臂中的一个或多个类似的方式构造。例如，机械臂通常可包括具有多个连结件和多个接头的本体，每个接头可移动地联接多个连结件中的一对相邻连结件。
方法200通常包括在(202)将线定位在机械臂的形成区中。更具体地，对于所示的示例性方面，在(202)处将线定位在机械臂的形成区中包括在(204)处将多个线在张力下定位在形成区中，使得形成区中的多个线悬浮在形成区内。这可以通过利用一个或多个夹具组件来实现，其中多个线在这些夹具组件之间延伸。
方法200还包括在(206)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体，使得机械臂的本体包围线的至少一部分。更具体地，当在(202)处定位线时包括在(204)处将多个线定位在形成区中，在(206)处形成机械臂的本体可以包括围绕多个线中的每个线在形成区中形成机械臂的本体，使得机械臂的本体包围多个线中的每个线的至少一部分。
应当理解，对于所示的示例性方面，在(206)处围绕线形成机械臂的本体包括在(208)处使用增材制造处理围绕线(或多个线)形成机械臂的本体。从以上描述中可以理解，可以使用任何合适的增材制造处理。以这种方式，在(208)处使用增材制造处理围绕线形成机械臂的本体可以包括顺序地形成机械臂的本体的多个层以在(202)处围绕定位在形成区内的线或者多个线构建机械臂的本体。
另外，应当理解，这样可以形成机械臂，该机械臂具有延伸穿过其的相对密集的控制线布置。因此，应当理解，通过这样的示例性方面，在(206)处围绕线形成机械臂的本体可以包括在(210)处形成机械臂的本体以具有小于大约(1)英寸的外径和至少约为5英尺的长度。然而，当然，在其他示例性方面，机械臂的本体可以具有任何其他合适的外径和/或任何其他合适的长度。
仍然参照图15的示例性方面，应当理解，在(206)处围绕线形成机械臂的本体使得机械臂的本体包围线的至少一部分也包括在(212)处形成机械臂的本体的多个连结件和可移动地联接多个连结件的多个接头。以这种方式，多个连结件中的一个或多个连结件包围线的至少一部分。
除了要由特定线控制的机械臂的本体的连结件之外，特定线可能需要能够相对于其延伸通过的连结件滑动。因此，对于所描绘的示例性方面，在(206)处围绕线形成机械臂的本体，使得机械臂包围线的至少一部分另外包括在(214)处围绕线形成机械臂的本体，使得线可移动地定位在包围线的机械臂的本体的至少一部分内(例如，可相对于其滑动)。值得注意的是，在某些示例性方面，这可以通过形成机械臂的本体且围绕线(或者更具体地围绕多个线中的每个线)具有间距/间隙来实现。然而，对于所示的示例性方面，这是通过利用具有包围线的套管的预套线来实现的。利用这样的示例性方面，在(206)处围绕线形成机械臂的本体包括在(216)处以固定方式围绕套筒形成机械臂的本体。
此外，应当理解，在某些示例性方面，锚固件可以联接到线，以确保线与联接件具有牵引力，以此构造为进行控制。例如，锚固件可以限定几何形状以防止其在被拉动时(例如，大于线的直径的直径，沿其长度的变化的直径等)滑动。利用这样的示例性方面，例如所示的示例性方面，在(206)处围绕线形成机械臂的本体还包括在(218)处围绕锚固件形成机械臂的本体。以这种方式，应当理解，在(202)处将线定位在形成区中还包括在(220)处通过附接到锚固件的定位线将线至少部分地保持就位。因此，方法200还包括在(222)处在(206)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体之后移除附接到锚固件的定位线。
如上所述，在至少一个示例性方面中，在(206)处围绕线形成机械臂的本体包括在(214)处围绕线形成机械臂的本体，使得线可移动地定位在包围线的机械臂的本体的至少一部分内(例如，可相对于其滑动)。仅作为示例，利用这样的示例性方面，在(206)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体还可以包括在(224)处形成前连结件，后连结件和可移动地联接前连结件和后连结件的接头，使得控制线可移动地(例如，可滑动地)定位在后连结件内并固定到前连结件。更具体地，仍然，对于所示的示例性方面，锚固件联接到控制线，并且在(206)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体还包括在(226)处围绕锚固件形成前连结件以包围锚固件。
仍然参照图15中描绘的示例性方面，为了增加机械臂的本体的强度，所示的示例性方法200还包括在(228)处将拉伸构件定位在机械臂的形成区中。利用这样的示例性实施例，在(206)处围绕线形成机械臂的本体还包括在(230)处围绕拉伸构件形成机械臂的本体。在某些示例性方面，拉伸构件可以是支撑线。无论如何，拉伸构件可通过增加机械臂的本体的拉伸强度来为机械臂的本体提供额外的支撑。
通过这样的示例性方面，可以理解的是，机械臂的本体通常可以使用增材制造处理围绕线或多个线形成，以导致基本上完全组装的机械臂，其具有线(例如，控制线)集成在其中。这可以提供用于机械臂组件的更有效构造的，更紧凑的且可能更强的机械臂。
然而，应当理解，在其他示例性方面，可以使用任何其他合适的方法来构造本公开的机械臂。例如，简要地参考图15，描绘了根据本公开另一示例性方面的用于构造机械臂的方法300。示例性方法300可以类似于上述示例性方法200。例如，示例性方法300通常包括在(302)处将线定位在机械臂的形成区中。方法300另外包括在(304)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体，使得机械臂的本体包围线的至少一部分。然而，对于所描绘的示例性方面，在(304)处形成机械臂的本体包括在(306)处形成机械臂的本体的第一部分和在(308)处形成机械臂的本体的第二部分。利用这样的示例性方面，在(302)处定位用于机械臂的线和形成区包括在(308)处形成机械臂的本体的第二部分之前，在(310)处将线定位在(306)处形成的机械臂的本体的第一部分上。
另外，尽管未示出，但是应当理解，在某些示例性方面，在(304)处围绕线在形成区中形成机械臂可以进一步包括顺序地形成机械臂的本体的多个独立部分。利用这样的示例性方面，在(302)处将线定位在机械臂的形成区中可以包括定位多个线，每个线定位在机械臂的本体的独立的，顺序形成的部分中的一个上，使得机械臂的本体的后续部分可以在围绕其形成。以这种方式，机械臂通常可以顺序地形成，使得所得到的机械臂包括与其一体形成的多个线。例如，在某些示例性方面，可以形成至少三(3)个本体的顺序部分，例如至少十(10)个顺序部分，以及多达约1000个部分。类似地，利用这些示例性方面中的一个或多个，本体可以具有定位在其中的至少三个线(即，在本体的顺序形成的部分之间)，例如至少约九(9)个线，例如至多约1000个线。
然而，在其他示例性方面，还可以使用其他合适的方法来构造机械臂。例如，现在参见图15，描绘了根据本公开另一示例性方面的用于构造机械臂的方法400。示例性方法400可以类似于上述示例性方法200。例如，示例性方法400通常包括在(402)处将线定位在机械臂的形成区中。方法400另外包括在(404)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体，使得机械臂的本体包围线的至少一部分。然而，对于所描绘的示例性方面，在(404)处形成机械臂的本体包括围绕线模制连续部件，并且在(406)处移除连续部件的顺序部分以形成通过机械臂的接头联接的机械臂的独立连结件。利用这样的示例性方面，机械臂的本体的连结件包围线。在某些示例性方面，在(406)处移除连续部件的顺序部分以形成独立的连结件和接头可包括利用水射流挤出处理。然而，在其他示例性方面，可以使用任何其他合适的挤出处理。例如，应当理解，在某些示例性方面，在(404)处围绕线在形成区中形成机械臂的本体还包括在(408)处利用比线的材料更软的材料在形成区中形成机械臂的本体。这样的示例性方面，可以去除所形成的连续部件的材料而不损坏线的材料。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。
本发明的各种特征，方面和优点也可以体现在以下条项中描述的各种技术方案中，这些方案可以以任何组合方式组合：
1.一种用于构造机械臂的方法，其特征在于，包括：
将线定位在所述机械臂的形成区中；和
围绕所述线在所述形成区中形成所述机械臂的本体，使得所述机械臂的所述本体包围所述线的至少一部分。
2.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中将所述线定位在所述机械臂的所述形成区中包括将多个线在张力下定位在所述形成区中，使得所述形成区中的所述多个线悬挂在所述形成区内。
3.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括使用增材制造处理围绕所述线形成所述机械臂的所述本体。
4.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中所述线是预套线，所述预套线具有包围所述线的套管。
5.根据条项4所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括以固定方式围绕所述套筒形成所述机械臂的所述本体，使得所述套筒相对于所述本体被固定。
6.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中锚固件联接到所述线，并且其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体进一步包括围绕所述锚固件形成所述机械臂的所述本体。
7.根据条项6所述的方法，其特征在于，其中将所述线定位在所述形成区中包括通过附接到所述锚固件的定位线将所述线至少部分地保持在位，并且其中所述方法进一步包括：
在围绕所述线在所述形成区中形成所述机械臂的所述本体之后，移除附接到所述锚固件的所述定位线。
8.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体使得所述机械臂的所述本体包围所述线的至少一部分包括形成所述机械臂的所述本体的多个连结件和可移动地联接所述多个连结件的多个接头。
9.根据条项8所述的方法，其特征在于，其中所述多个连结件中的每个连结件包围所述线的至少一部分。
10.根据条项8所述的方法，其特征在于，其中使用增材制造处理使所述多个连结件和所述多个接头一起形成。
11.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中所述线是控制线，并且其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括围绕所述控制线形成所述机械臂的所述本体，使得所述控制线可移动地定位在包围所述控制线的所述机械臂的所述本体的至少一部分内。
12.根据条项11所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线在所述形成区中形成所述机械臂的所述本体包括形成前连结件、后连结件、以及可移动地联接所述前连结件和所述后连结件的接头，使得所述控制线可移动地定位在所述后连结件内并固定到所述前连结件。
13.根据条项12所述的方法，其特征在于，其中锚固件联接到所述控制线，并且其中围绕所述线在所述形成区中形成所述机械臂的所述本体还包括围绕所述锚固件形成所述前向连结件以至少部分地包围所述锚固件。
14.根据条项1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将拉伸构件定位在所述机械臂的所述形成区中，并且其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括围绕所述拉伸构件形成所述机械臂的所述本体。
15.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括将所述机械臂的所述本体形成为具有小于约1英寸的外径。
16.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括将所述机械臂的所述本体形成为具有小于约0.5英寸的外径。
17.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括将所述机械臂的所述本体形成为具有至少约五英尺的长度。
18.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括围绕所述线模制连续部件，以及移除所述连续部件的顺序部分，以形成通过多个接头可移动地联接的各个连结件。
19.根据条项18所述的方法，其特征在于，其中所述机械臂的所述本体的所述各个连结件包围所述线。
20.根据条项1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述线形成所述机械臂的所述本体包括形成所述机械臂的所述本体的第一部分和形成所述机械臂的所述本体的第二部分，并且其中将所述线定位在所述机械臂的所述形成区中包括在形成所述机械臂的所述本体的所述第二部分之前，将所述线放置在所述机械臂的所述本体的所述第一部分上。

Claims (18)

1.一种用于构造机械臂的方法，其特征在于，包括：
将多个控制线定位在所述机械臂的形成区中；和
围绕所述多个控制线在所述形成区中形成所述机械臂的本体，使得所述机械臂的所述本体包围所述多个控制线的至少一部分；
其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括使用增材制造处理围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体；
其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体使得所述机械臂的所述本体包围所述多个控制线的至少一部分包括：形成所述机械臂的所述本体的多个连结件和可移动地联接所述多个连结件的多个接头，其中所述多个控制线中的每个控制线终止于所述多个连结件中的对应连结件。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中将所述多个控制线定位在所述机械臂的所述形成区中包括将所述多个控制线在张力下定位在所述形成区中，使得所述形成区中的所述多个线悬挂在所述形成区内。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述多个控制线是预套线，所述预套线具有包围所述多个控制线的套管。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括以固定方式围绕所述套管形成所述机械臂的所述本体，使得所述套管相对于所述本体被固定。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中锚固件联接到所述多个控制线，并且其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体进一步包括围绕所述锚固件形成所述机械臂的所述本体。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，其中将所述多个控制线定位在所述形成区中包括通过附接到所述锚固件的定位线将所述多个控制线至少部分地保持在位，并且其中所述方法进一步包括：
在围绕所述多个控制线在所述形成区中形成所述机械臂的所述本体之后，移除附接到所述锚固件的所述定位线。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中所述多个连结件中的每个连结件包围所述多个控制线的至少一部分。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中使用增材制造处理使所述多个连结件和所述多个接头一起形成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体，使得所述多个控制线可移动地定位在包围所述多个控制线的所述机械臂的所述本体的至少一部分内。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线在所述形成区中形成所述机械臂的所述本体包括形成前连结件、后连结件、以及可移动地联接所述前连结件和所述后连结件的接头，使得所述多个控制线可移动地定位在所述后连结件内并固定到所述前连结件。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，其中锚固件联接到所述多个控制线，并且其中围绕所述多个控制线在所述形成区中形成所述机械臂的所述本体还包括围绕所述锚固件形成所述前连结件以至少部分地包围所述锚固件。
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将拉伸构件定位在所述机械臂的所述形成区中，并且其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括围绕所述拉伸构件形成所述机械臂的所述本体。
13.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括将所述机械臂的所述本体形成为具有小于1英寸的外径。
14.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括将所述机械臂的所述本体形成为具有小于0.5英寸的外径。
15.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括将所述机械臂的所述本体形成为具有至少五英尺的长度。
16.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括围绕所述多个控制线模制连续部件，以及移除所述连续部件的顺序部分，以形成通过多个接头可移动地联接的各个连结件。
17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，其中所述机械臂的所述本体的所述各个连结件包围所述多个控制线。
18.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，其中围绕所述多个控制线形成所述机械臂的所述本体包括形成所述机械臂的所述本体的第一部分和形成所述机械臂的所述本体的第二部分，并且其中将所述多个控制线定位在所述机械臂的所述形成区中包括在形成所述机械臂的所述本体的所述第二部分之前，将所述多个控制线放置在所述机械臂的所述本体的所述第一部分上。
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