CN110561408B - 一种机器人系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种机器人系统及其与其配合的移动平台，本发明涉及一种机器人系统及其与其配合的移动平台，包括弹性主轴，弹性主轴外穿设有若干个彼此相连的连接盘组件，弹性主轴的前端连接有端板，弹性主轴的后端连接有基座，连接盘组件通过八条弹性绳线串联，端板上连接有夹爪机构，在无负荷情况下能够依要求动作弯曲，拥有灵活的表现，另外本发明的连续机械手臂架设于移动平台上，能成功的在狭窄空间里完成夹取物体任务的实现，具有很高的使用价值和准确的使用效果。

Description

一种机器人系统

技术领域

本发明涉及智能制造领域，更具体地讲，涉及一种机器人系统及其与其配合的移动平台。

背景技术

虽然传统的机器人控制技术和结构设计都比较成熟，但其机械臂关节结构大多采用刚性连杆连接，对工作空间有严格的要求，自身刚性机械结构连接决定了机械臂在诸如空间机器领域中的运动范围受到了极大限制，不能高效地完成空间作业任务。在对自然界中各类生物的大量研究中诞生了仿生机器人，而对柔性生物体和柔性生物器官，如蛇、象鼻、章鱼触角等的研究，为连续机器人的诞生提供了基础，连续机器人是仿生机器人的一个分支，它的关节全部采用无脊椎柔性结构，连续机器人的研究突破了传统刚性机械臂在研究中的一些瓶颈，让机器人技术上升到了一个新的领域。连续机器人都由柔性关节构成，并无刚性节点，理论上自由度无上限，它除了可在机械臂末端加入执行器执行相关任务外，还可以通过机械臂自身的弯曲，对物体进行抓取任务；还可以改变自身的外形，灵活地绕过各种障碍物，连续机器人作为一种新型的仿生机器人，其较小的弯曲半径，很高的灵活性，使得它能够工作在狭小的工作空间内；对多障碍物和非结构化环境以及狭小的工作空间有极强的适应性。

面向非结构环境作业的特种机器人，要求其对环境的适应能力、克服环境限制能力同作业环境的复杂度成正比例关系，以确保机器人可在任务操作中成功避开障碍物。在传统工业机器人的设计中，选择在关节或臂杆处为电机，传动机构的定位位置，导致机器人操作部件的质量增加和尺寸增加；传统工业机器人受限于其离散型的关节排布、自由度配置数目较小等因素，在狭小空间中越障难度较大，无法满足特种环境下的工作需求。而且，传统的机械手臂笨重坚硬，其内部包含了致动器、机构、坚硬外壳，整体的刚性高，如今机械手臂发展技术提升，在应用作业环境下及更要求人性化、智慧化等等的需求， 希望人员与机械手臂的能够互动与配合，完成作业上的需求或者提升工作的效率。因此 机械手臂也必须提高它的安全性，更多的研究人员将重点放在研究具有更好弯曲特性和更多配置自由度的连续机器人上。

连续机器人可以使用弹性物体作为支撑，因此它具有良好的弯曲性能和越障能力。通过增加连续机器人的关节数量，可以配置更多的自由度数，这样在它执行弯曲动作时，更容易构成圆滑的弧线。同时，连续机器人则是把致动器与传动机构等等放置在机器人的外部，而使用柔性传动原件驱动连续机器人，例如：线绳、钢索等等，因此连续机器人的构造较为简单、轻巧，能够缩小化在合理的路径规划下，可以根据不同环境给出对应的构型，拥有极强的运动灵活性，可以在非结构化，障碍较多的狭窄空间完成工作任务。

对于未知和非结构化工作环境下的连续机器人，良好的弯曲特性，强大的避障和环境适应性为其提供了强大的运动能力和广泛的应用范围，在机械工程领域，飞机舱内部件可以通过其末端的操作机构在狭窄的空间内组装;在核能和化学工业领域，利用其末端传感器在核电站的众多冷却管道中执行维护任务，还可以在地震和其他废墟中进行搜救工作；在航空航天领域，地面上，可替代人力完成关键部件的检修，太空中，可在宇航员的操控下完成出舱维修零部件的工作；在军事国防领域，较小的操作模块具有良好的隐藏性能，可完成侦查工作；随着连续机器人设计的精细化与市场成熟化，进一步应用于微创手术、人体口腔、消化道及腹腔等检查。

绳索驱动分段联动机器人具有连续机器人的特点，并具有其独特的动力驱动结构特性优势：一方面，绳索驱动设计集成了电机，控制电路和减速装置，并隔离驱动子系统和执行子系统。实现远程输电，确保控制电路和电源不易受到高低温，油污，粉尘等外部环境的影响。同时达到降低执行子系统质量的目的，减小传动振动，提高精度；另一方面，冗余自由度使机器人具有更广的可达域和更大的灵活性，以达到三维所需的最终姿态，快速适应复杂的工作环境，穿越狭窄的孔洞或避开障碍物，有效地改变形状。

总之，有必要开发一种基于绳索传动的分段式连续机器人，它具有良好的灵活性，高刚性，整机尺寸小，执行机构长径比尽可能大，在狭窄、非结构性空间及其他特殊场合智能执行任务。

发明内容

因此，针对现有技术上存在的不足，提供本发明的示例以基本上解决由于相关领域的限制和缺点而导致的一个或更多个问题，安全性和可靠性大幅度提高，有效的起到保护设备的作用。

按照本发明提供的技术方案，本发明公开的机器人系统包括弹性主轴，弹性主轴的内部具有贯穿通道，弹性主轴外穿设有若干个彼此相连的连接盘组件，弹性主轴的前端连接有端板，弹性主轴的后端连接有基座，连接盘组件通过八条弹性绳线串联，端板上连接有夹爪机构，柔性尼龙绳穿过弹性主轴的内部通道而连接在夹爪机构上，基座包括基板，基板的上表面设有四个支柱，支柱上设有驱动组件，驱动组件包括驱动载板，驱动载板上设有四个步进马达组件，每个步进马达组件上分别设有一个卷线轮，每个卷线轮上缠绕有两条弹性绳线，四个步进马达组件上部设有支架板，支架板的上表面上设有夹爪控制马达，夹爪控制马达上设有绕线轮，柔性尼龙绳缠绕于绕线轮的轮槽中。

进一步的，连接盘组件呈对称结构，连接盘组件包括盘体，盘体具有四个边缘，每个边缘上设有两个相邻的通孔，一条弹性绳线穿过一个通孔与端板连接，盘体的中部设有一个贯穿孔，弹性主轴穿设于贯穿孔内，盘体的上表面设有两个相对的上凸台，两个上凸台相对应的位置上设有上螺孔，盘体的下表面设有两个相对的下凸台，两个下凸台相对应的位置上设有下螺孔，两个上螺孔所在的轴线与两个下螺孔所在的轴线相互交错垂直，连接件穿过上螺孔与下螺孔将连接盘组件彼此连接起来。

进一步的，夹爪机构包括夹爪盘，夹爪盘上设有连接块，连接块上通过转动件连接有多个连杆，每个连杆上通过转动件连接有一个夹爪，夹爪呈弧形并且每个夹爪的一端均通过转动件连接在一个翼形体上，翼形体的中部具有圆柱形空腔，夹爪盘上还设有中心孔柱，弹簧件安装在圆柱形空腔至中心孔柱之间，其中，柔性尼龙绳穿过弹性主轴的内部通道并从端板和夹爪盘上的通孔穿出而连接在弹簧体上。

进一步的，基板上设有通槽，驱动载板上也设有通槽，步进马达组件包括马达底板，马达底板上也设有通槽，马达底板上设有电机立板，电机立板上装配有电机，电机的电机轴上装配有驱动轮，驱动轮用于驱动过渡大轮，过渡大轮的轮轴上同轴装配有过渡小轮，过渡小轮用于驱动从动轮，从动轮的轮轴上装配有卷线轮，卷线轮包括前轮和后轮，前轮上设有凸销，后轮上设有插槽，凸销装配于插槽上，卷线轮外包覆有外毂，外毂包括两半部分，外毂置于马达底板上。

进一步的，每条弹性绳线穿过基板、驱动载板、马达底板上的通槽再与连接盘组件串联。

进一步的，支架板上设有圆形通孔，柔性尼龙绳穿过支架板上的圆形通孔再穿过弹性主轴的内部通道。

本发明还公开了一种移动平台，移动平台包括四方体的平台框架，平台框架具有置放台，移动平台还具有四个电机组件，每个电机组件分别位于平台框架的顶部的每条框边上，其中，平台框架的顶部框边上具有滑槽，电机组件能够在顶部框边上滑动，每个电机组件上还分别设有一根钢索，四根钢索与工业机构连接，工业机构为上述的一种机器人系统，其中钢索连接在驱动载板上。

进一步的，电机组件包括承载体，承载体上连接有滑套，滑套装配在顶部框边上，滑套上设有滑轨，滑轨与滑槽配合，承载体上设有电机装配腔，伺服电机装配于电机装配腔内，承载体上还设有线辊装配腔，线辊装配于线辊装配腔内，钢索连接在线辊上，伺服电机能够驱动滑套和线辊动作。

进一步的，移动平台和机器人系统均能够通过操控手柄进行操作。

本发明涉及一种机器人系统及其与其配合的移动平台，包括弹性主轴，弹性主轴外穿设有若干个彼此相连的连接盘组件，弹性主轴的前端连接有端板，弹性主轴的后端连接有基座，连接盘组件通过八条弹性绳线串联，端板上连接有夹爪机构，在无负荷情况下能够依要求动作弯曲，拥有灵活的表现，另外本发明的连续机械手臂架设于移动平台上，能成功的在狭窄空间里完成夹取物体任务的实现，具有很高的使用价值和准确的使用效果。

附图说明

图1为现有技术的连续机械手臂示意图。

图2为现有技术的连续机械手臂工作示意图。

图3为现有技术的连续机械手臂弯曲分析示意图。

图4为本发明的盘体俯视示意图。

图5为本发明的盘体侧视示意图。

图6为本发明的盘体轴向示意图。

图7为本发明的弹性主轴与连接盘组件组装示意图。

图8为本发明的组装后的连续机械手臂示意图。

图9为本发明的夹爪机构示意图。

图10为本发明的夹爪机构开合示意图。

图11为本发明的夹爪机构闭合示意图。

图12为本发明的驱动齿轮示意图。

图13为本发明的卷线轮示意图。

图14为本发明的驱动齿轮装配示意图。

图15为本发明的步进马达组件示意图。

图16为本发明的机器人系统整体示意图。

图17为本发明的移动平台示意图。

图18为本发明的移动抓取示意图。

图19为本发明的抓取工作示意图。

图20为本发明的控制系统示意图。

图21为本发明的电机和马达工作示意图。

图22为本发明的钢索上下控制示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。

以下将结合附图所示的具体实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

连续机械手臂原始的基本原理型式由一根弹性支柱为主轴，分为前端和基座，其基座为固定不动，再使用若干个圆盘，其中心结合于主轴，圆盘与圆盘之间同间距相隔，圆盘平面上接近圆边有数个孔洞，然后由最前端圆盘为固定点固定数条线绳，线绳再穿过后续圆盘中的孔洞，直到穿出基座之后，如图1、2，图为连续机械手臂前端与身长的部分，它由每条线绳向后拉动导致前端固定部分开始弯曲，一条线绳拉动为一个方向的弯曲，放开则由中心支柱弹性力量复原，中心支柱也为线绳拉动时呈现整体圆弧弯曲的状态，而每个圆盘除了最前端为固定点外，其余皆是束缚线绳所用，保持线绳在孔洞内流动，弯曲拉动时也不让其左右晃动，如图3所示，为平面连续机械手臂弯曲作动的简易示图，驱动时拉住一边绳子而相对的另一边绳子放开，造成手臂来回弯曲，复原时为一直线。

因为它的本体结构就是以弹性柔软弯曲为主，及驱动的传导组件也是必须拥有柔性，造成与以往机械臂有很大不同特点:细长、柔软、多弯曲，在作业空间里可以顺应着环境及障碍。

本发明的机器人系统包括弹性主轴1，弹性主轴1的内部具有贯穿通道，本发明的机器人系统的连续机械手臂使用的是弹性主轴1作为中心支柱的重要组成部分，弹性主轴1本身属于拉伸弹簧的样子，但并不是作为拉伸使用，是为了能够应付弯曲才使用弹簧弯曲弹性的特 性，具有良好的弹性，因此做为本发明的中心支柱，同时，弹性主轴1的前端连接有端板，弹性主轴1的后端连接有基座，本发明的弹性主轴1的线径为 1.4mm，材质为镀锌钢。

弹性主轴1外穿设有若干个彼此相连的连接盘组件2，类似于万象接头的原理，连接盘组件2通过八条弹性绳线串联。

连接盘组件2呈对称结构，连接盘组件2包括盘体，盘体具有四个边缘，每个边缘上设有两个相邻的通孔，一条弹性绳线穿过一个通孔与端板连接，盘体的中部设有一个贯穿孔，弹性主轴1穿设于贯穿孔内，盘体的上表面设有两个相对的上凸台，两个上凸台相对应的位置上设有上螺孔，盘体的下表面设有两个相对的下凸台，两个下凸台相对应的位置上设有下螺孔，两个上螺孔所在的轴线与两个下螺孔所在的轴线相互交错垂直，连接件穿过上螺孔与下螺孔将连接盘组件彼此连接起来。

接盘组件2的盘体构成X与Y 两个方向，这样能够为节省材料去掉多余的地方，因此不是为圆形，组成后整条连续机械手臂并且中心与弹性主轴1穿过作为中心支柱，盘体用此方式连结就不会各个间隔盘互相转动，能保持稳定驱动绳线，再加上弹性主轴1作为中心支柱的主要部分，提升支撑与弹性，因此能减少连续机械手臂弯曲时的扭曲变形。

本发明的连续机械手臂为二段式弯曲，分别具有前段和后段，所用弹性绳线为直径0.5mm的绳线作为驱动，材质为尼龙，抗拉性高，连续机械手臂总共8条用弹性绳线控制以独立弯曲。

端板上连接有夹爪机构3，柔性尼龙绳穿过弹性主轴1的通道而连接在夹爪机构3上。

夹爪机构3包括夹爪盘，夹爪盘上设有连接块，连接块上通过转动件连接有多个连杆，每个连杆上通过转动件连接有一个夹爪，夹爪呈弧形并且每个夹爪的一端均通过转动件连接在一个翼形体上，翼形体的中部具有圆柱形空腔，夹爪盘上还设有中心孔柱，弹簧件安装在圆柱形空腔至中心孔柱之间，其中，柔性尼龙绳穿过弹性主轴1的通道并从端板和夹爪盘上的通孔穿出而连接在翼形体上。

基座包括基板，基板的上表面设有四个支柱，支柱上设有驱动组件4，驱动组件4包括驱动载板，驱动载板上设有四个步进马达组件，每个步进马达组件上分别设有一个卷线轮，每个卷线轮上缠绕有两条弹性绳线，四个步进马达组件上部设有支架板，支架板的上表面上设有夹爪控制马达，夹爪控制马达上设有绕线轮，柔性尼龙绳缠绕于绕线轮的轮槽中。

基板上设有通槽，驱动载板上也设有通槽，步进马达组件包括马达底板，马达底板上也设有通槽，马达底板上设有电机立板，电机立板上装配有电机，电机的电机轴上装配有驱动轮，驱动轮用于驱动过渡大轮，过渡大轮的轮轴上同轴装配有过渡小轮，过渡小轮用于驱动从动轮，从动轮的轮轴上装配有卷线轮，卷线轮包括前轮和后轮，前轮上设有凸销，后轮上设有插槽，凸销装配于插槽上，卷线轮外包覆有外毂，外毂包括两半部分，外毂置于马达底板上。

连续机械手臂与传统机械手臂不同的是将致动器置于本体之外，由线绳作为远程的驱动，因本体无致动器及其它的零件，故可以展现其柔软、适应环境的表现。

本发明在两段的连续机械臂上用了4颗步进马达完成两段式弯曲，手臂上总共8条线绳，一颗马达用以控制两条线绳，而夹爪的控制马达也是安装在外，后端的控制总共5个马达，来达成一整条连续机械手臂的运动。

连续机械手臂本身的驱动是属于费力的，因为驱动手臂本身之外还要负载，甚至在狭窄空间里手臂难免有碰壁情况或屈就障碍环境时就越是需要更大的驱动力，而线绳是包覆在手臂里一起弯曲，会受到很大的摩擦力，故此本发明还有再配合增强力矩的齿轮比。对于本发明而言，马达齿轮为15齿带动60齿的齿轮重复配合两次，齿轮比为1:16。

在本发明的连续机械手臂单颗马达一次控制两条弹性绳线，作为驱动线绳一定要拉紧，否则传输动力就会有间隙，因此卷线轮是可分开的设计，内部有六角形的凸销与插槽，两条线绳转紧后再合并，然后马达再一起带动整个卷线轮。

对于使用绳索的动力机械，难免一定要使用卷线的部分，马达转动时就会一边卷起拉紧而另一边就会放松，线绳放松时线就容易跑出卷线轮外，所以本发明对于卷线轮有做包覆的外毂，防止线绳跑出卷线轮外，而线绳在卷线轮上卷好后，再 由下方穿出，与连续机械手臂连结。

一组步进马达拉动两条线绳，共为 8条，所以由 4组步进马达来做控制。至于夹爪的控制马达则安装于平台中心的上方，马达使用 RC伺服马达配合齿轮做拉动控制。

在齿轮配合的方面配合多少齿轮增加多少扭力，对于本发明所涉及的连续机械手臂而言，因为中心支柱的力量及间隔盘体的力臂大小，都会影响到拉 线时所需的拉力，本发明通过电子拉力计来做拉力测量，来拉动连续机械手臂的线绳， 其最大的拉力为后段的线绳，因为它还负载了前段手臂及夹爪的重量，而前段的线绳会比后段之拉力还要来的低，因此马达齿轮组的拉力应该要大于连续机械手臂的拉力，经过拉力测试后，在单 颗步进马达配合力矩 6.6Nm的卷线轮下测出拉力为 1.5kg上下，如果不靠齿轮做增大扭力，单颗步进马达是拉不动连续机械手臂，配合齿轮组马达的拉力可出至 9kg上下，超出于连续机械手臂的拉力已经绰绰有余。

具体的，本发明所涉及的一种机器人系统的使用步骤如下：

A）将机器人系统移至指定位置，检查机器人系统的整体情况，确保各个部件没有异常，完成抓取工件的准备工作；

B）启动四个步进马达组件，步进马达组件的电机的电机轴运转，带动驱动轮转动，驱动轮带动过渡大轮转动，与过渡大轮的轮轴同轴的过渡小轮跟随转动，从而带动从动轮转动，使得卷线轮转动，继而弹性绳线动作；

C）分别调节四个步进马达组件的电机的转速，使得卷线轮具有不同的转动速度，从而四组弹性绳线具有不同的张紧程度，在连接盘组件和弹性主轴的协同配合下，使得机器人达到所需的弯曲程度；

D）启动夹爪控制马达，使得夹爪控制马达上的绕线轮转动，从而绕线轮上的柔性尼龙绳开始动作，在柔性尼龙绳的作用下，夹爪机构做开合动作，从而对工件进行夹持，进一步操控绕线轮的转速，从而将工件夹紧；

E）再次分别调节四个步进马达组件的电机的转速，改变四组弹性绳线的张紧程度，在连接盘组件和弹性主轴的协同配合下，使得机器人达到另外所需的弯曲程度，从而将工件运送至指定的地点；

F）反转夹爪控制马达，使得绕线轮向相反方向转动，绕线轮上的柔性尼龙绳再次动作，从而使得工件从夹爪机构的夹爪中脱离，落至相应的位置；

G）将机器人系统的各个部件复位，移回原始位置。

本发明涉及的整体的连续机械手臂结合于多自由度钢索悬吊机器人的移动平台上，移动平台包括四方体的平台框架5，平台框架5具有置放台，移动平台还具有四个电机组件，每个电机组件分别位于平台框架5的顶部的每条框边上，其中，平台框架5的顶部框边上具有滑槽，电机组件能够在顶部框边上滑动，每个电机组件上还分别设有一根钢索，四根钢索与工业机构连接，工业机构为上述所涉及的一种机器人系统，其中钢索连接在驱动载板上，电机组件包括承载体，承载体上连接有滑套，滑套装配在顶部框边上，滑套上设有滑轨，滑轨与滑槽配合，承载体上设有电机装配腔，伺服电机装配于电机装配腔内，承载体上还设有线辊装配腔，线辊装配于线辊装配腔内，钢索连接在线辊上，伺服电机能够驱动滑套和线辊动作。

虽然连续机械手臂在 动作上是多弯曲的，其优点以长型的身躯在狭小空间里作业、进行探测，但手臂在移向 目标中，穿越狭窄、障碍空间时会需要多段式的弯曲，但也因此离目标的距离又会更加 缩短，造成活动范围的限制，因此本发明的连续机械手臂是与移动平台作结合，在本发明之前的移动平台是直接安装着夹爪，而在本发明是把移动平台的夹爪替换成连续机 械手臂与后端控制，具体的在驱动载板的 四边设置有扣环供钢索拉动，由上方四边四颗伺服电机控制钢索来移动中央的夹爪。

本发明的连续机械手臂与移动平台的结合，其机械手臂在整体多自由度钢索悬吊机器人内的空间移动，结合的目的可以概括为:直接设置在移动平台上的夹爪是无法翻转移动，无法抓取侧边的目标物，而连续机械手臂之本体在实际使用下也必须让其整体移动、伸缩，因此连续机械手臂与移动平台的结合是为互补的作用，两边都可因此获得更大的自由度。

本发明机器人系统所涉及的连续机械手臂是由计算机程序控制，连结控制板再连接马达驱动器，而控制四颗步进马达和一颗 RC伺服马达（夹爪控制马达）驱动连续机械手臂，本发明是与移动平台做结合，而移动平台的控制设备也是经由同一个计算机程序软件连接运动控制卡而驱动移动平台的伺服电机。需要特别说明的是移动平台和机器人系统均能够通过操控手柄进行操作。

在操作连续机械手臂时也一起操控移动平台的移动方向，而不用同时再操控计算机屏幕上的人机接口，如此较为方便操控整个设备。

本发明究的连续机械手臂进行在狭窄障碍空间里完成抓取物体的作业，展现出连续机械手臂的连续弯曲的特性及顺应环境空间的柔性。

针对本发明，利用3D仿真来配置狭窄空间的设计，衡量连续机械手臂的弯曲能力范围，基于本发明的机器人系统为二段式连续机械手臂，因此障碍空间做了两个弯曲的点，首先是弯曲穿过侧边孔洞后，再弯曲通过较高的障碍抓住球体。

以下本发明将进一步说明本发明的机器人系统所涉及的连续机械手臂在作动时，其各个马达、电机的状况，以了解连续机械手臂及平台在移动时，在各个不同的移动状况，为哪些马达、电机在给予控制。

本发明以连续机械手臂在穿越障碍物抓取物体及其它作业状况简单的分解其动作，从初始的状态到穿越障碍到达目标物再离开障碍物回到初始位置，并且依编号说明动作状态。

图21四边周围为四颗伺服电机，编号分别为M1、M2、M3、M4，正中央为连续机械手臂的驱动组件，平台上有四颗步进马达，编号分别为S1、S2、S3、S4，步进马达S1、S2为控制连续机械手臂的前段，S1控制前段的左右弯曲，右弯为马达正转( F )，左弯为马达逆转( R )，S2为前段的前后弯曲，前弯为正转( F )、后弯为逆转( R )，步进马达S3、S4为控制连续机械手臂的后段，S3为后段的左右弯曲，S4为后段的前后弯曲。而伺服电机移动时，例如连续机械手臂向右移，则伺服电机M1正转( F )，S3则必须放开钢索，所以是相对的逆转( R )，连续机械手臂向前移时，则伺服电机M2正转( F )，相对的M4电机会逆转( R )，连续机械手臂前后左右定义与遵循笛卡尔坐标系，图22为平台的上下移动，下为四颗伺服电机为正转( F )，上为四颗伺服电机为逆转( R )，向下时四颗伺服电机同时放开钢索，所以同时为同一方向转动。需要说明的是，F为正转（Forward）的简写，R为反方向转动（Rewind）的简写。

本发明对连续机械手臂的移动平台的设计展现了连续机械手臂的连续弯曲特性与它的柔软顺应性，在连续机械手臂里，它的支撑度、负荷及自动控制是为其最大的问题。而本发明的连续机械手臂其支撑度主要在于使用了弹性主轴的硬度及弹性，因此连续机械手臂的大小尺寸及重量还有设计的长度也都至关重要，也决定了能够负载多少的问题。现今许多新兴材料的升起，连续机器人研究在很多研究里都使用许多各个不同的柔性材料、软性材料，减少了传统机械手臂的刚性，本发明的连续机械手臂在无负荷情况下能够依要求动作弯曲，拥有灵活的表现。另外本发明的连续机械手臂架设于移动平台上，能成功的在狭窄空间里完成了夹取物体任务的实现。

本发明的连续机械手臂为实现更高的承载性及更多的独立弯曲方向及长度，实现更加便利的定位及自动控制，还有能够附加其它的感测组件，摄影机、灯光、其它作业工具、传感器等，让连续机械手臂更能应用更广。

本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种机器人系统，所述的机器人系统包括弹性主轴（1），所述的弹性主轴（1）的内部具有贯穿通道，所述的弹性主轴（1）外穿设有若干个彼此相连的连接盘组件（2），所述的弹性主轴（1）的前端连接有端板，所述的弹性主轴（1）的后端连接有基座，所述的连接盘组件（2）通过八条弹性绳线串联，所述的端板上连接有夹爪机构（3），柔性尼龙绳穿过所述的弹性主轴（1）的内部通道而连接在所述的夹爪机构（3）上，所述的基座包括基板，所述的基板的上表面设有四个支柱，所述的支柱上设有驱动组件（4），所述的驱动组件（4）包括驱动载板，所述的驱动载板上设有四个步进马达组件，每个所述的步进马达组件上分别设有一个卷线轮，每个所述的卷线轮上缠绕有两条所述的弹性绳线，四个所述的步进马达组件上部设有支架板，所述的支架板的上表面上设有夹爪控制马达，所述的夹爪控制马达上设有绕线轮，所述的柔性尼龙绳缠绕于所述的绕线轮的轮槽中，其特征在于，所述的连接盘组件（2）呈对称结构，所述的连接盘组件（2）包括盘体，所述的盘体具有四个边缘，每个所述的边缘上设有两个相邻的通孔，一条所述的弹性绳线穿过一个通孔与所述的端板连接，所述的盘体的中部设有一个贯穿孔，所述的弹性主轴（1）穿设于所述的贯穿孔内，所述的盘体的上表面设有两个相对的上凸台，两个所述的上凸台相对应的位置上设有上螺孔，所述的盘体的下表面设有两个相对的下凸台，两个所述的下凸台相对应的位置上设有下螺孔，两个所述的上螺孔所在的轴线与两个所述的下螺孔所在的轴线相互交错垂直，连接件穿过所述的上螺孔与下螺孔将连接盘组件彼此连接起来。

2.根据权利要求1所述的一种机器人系统，其特征在于，所述的夹爪机构（3）包括夹爪盘，所述的夹爪盘上设有连接块，所述的连接块上通过转动件连接有多个连杆，每个所述的连杆上通过转动件连接有一个夹爪，所述的夹爪呈弧形并且每个所述的夹爪的一端均通过转动件连接在一个翼形体上，所述的翼形体的中部具有圆柱形空腔，所述的夹爪盘上还设有中心孔柱，弹簧件安装在所述的圆柱形空腔至所述的中心孔柱之间，其中，所述的柔性尼龙绳穿过所述的弹性主轴（1）的内部通道并从所述的端板和夹爪盘上的通孔穿出而连接在所述的翼形体上。

3.根据权利要求2所述的一种机器人系统，其特征在于，所述的基板上设有通槽，所述的驱动载板上也设有通槽，所述的步进马达组件包括马达底板，所述的马达底板上也设有通槽，所述的马达底板上设有电机立板，所述的电机立板上装配有电机，所述的电机的电机轴上装配有驱动轮，所述的驱动轮用于驱动过渡大轮，所述的过渡大轮的轮轴上同轴装配有过渡小轮，所述的过渡小轮用于驱动从动轮，所述的从动轮的轮轴上装配有卷线轮，所述的卷线轮包括前轮和后轮，所述的前轮上设有凸销，所述的后轮上设有插槽，所述的凸销装配于所述的插槽上，所述的卷线轮外包覆有外毂，所述的外毂包括两半部分，所述的外毂置于所述的马达底板上。

4.根据权利要求3所述的一种机器人系统，其特征在于，每条所述的弹性绳线穿过所述的基板、驱动载板、马达底板上的通槽再与所述的连接盘组件（2）串联。

5.根据权利要求4所述的一种机器人系统，其特征在于，所述的支架板上设有圆形通孔，所述的柔性尼龙绳穿过所述的支架板上的圆形通孔再穿过所述的弹性主轴（1）的内部通道。

6.一种系统的使用方法，所述的系统包括权利要求5所述的一种机器人系统，其特征在于，所述的机器人系统的使用步骤如下：

A）将机器人系统移至指定位置，检查机器人系统的整体情况，确保各个部件没有异常，完成抓取工件的准备工作；

B）启动四个步进马达组件，步进马达组件的电机的电机轴运转，带动驱动轮转动，驱动轮带动过渡大轮转动，与过渡大轮的轮轴同轴的过渡小轮跟随转动，从而带动从动轮转动，使得卷线轮转动，继而弹性绳线动作；

C）分别调节四个步进马达组件的电机的转速，使得卷线轮具有不同的转动速度，从而四组弹性绳线具有不同的张紧程度，在连接盘组件和弹性主轴的协同配合下，使得机器人达到所需的弯曲程度；

D）启动夹爪控制马达，使得夹爪控制马达上的绕线轮转动，从而绕线轮上的柔性尼龙绳开始动作，在柔性尼龙绳的作用下，夹爪机构做开合动作，从而对工件进行夹持，进一步操控绕线轮的转速，从而将工件夹紧；

E）再次分别调节四个步进马达组件的电机的转速，改变四组弹性绳线的张紧程度，在连接盘组件和弹性主轴的协同配合下，使得机器人达到另外所需的弯曲程度，从而将工件运送至指定的地点；

F）反转夹爪控制马达，使得绕线轮向相反方向转动，绕线轮上的柔性尼龙绳再次动作，从而使得工件从夹爪机构的夹爪中脱离，落至相应的位置；

G）将机器人系统的各个部件复位，移回原始位置。

7.一种移动平台，所述的移动平台包括四方体的平台框架（5），所述的平台框架（5）具有置放台，所述的移动平台还具有四个电机组件，其特征在于，每个所述的电机组件分别位于所述的平台框架（5）的顶部的每条框边上，其中，所述的平台框架（5）的顶部框边上具有滑槽，所述的电机组件能够在所述的顶部框边上滑动，每个所述的电机组件上还分别设有一根钢索，四根所述的钢索与工业机构连接，所述的工业机构为权利要求1-5任一项所述的一种机器人系统，其中所述的钢索连接在所述的驱动载板上。

8.根据权利要求7所述的一种移动平台，其特征在于，所述的电机组件包括承载体，所述的承载体上连接有滑套，所述的滑套装配在所述的顶部框边上，所述的滑套上设有滑轨，所述的滑轨与所述的滑槽配合，所述的承载体上设有电机装配腔，伺服电机装配于所述的电机装配腔内，所述的承载体上还设有线辊装配腔，线辊装配于所述的线辊装配腔内，所述的钢索连接在所述的线辊上，所述的伺服电机能够驱动所述的滑套和所述的线辊动作。

9.根据权利要求7所述的一种移动平台，其特征在于，所述的移动平台和所述的机器人系统均能够通过操控手柄进行操作。

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