CN111516003A - 一种具有中空通道的柔性机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有中空通道的柔性机械臂，涉及机器人领域，这种柔性机械臂包括柔性臂主体、中空通道、传动机构和驱动机构，中空通道在柔性臂主体的内部或者外部，轴线与主体的轴线平行。驱动机构通过驱动传动机构带动主体产生运动，主体产生的运动包括以下至少之一：弯曲、伸缩、扭转。柔性臂中空通道的存在，使柔性臂在运动的同时，允许外部物体在中空通道内运动。本发明给柔性机械臂增加了通道的功能，拓宽了柔性臂的应用范围。
Description
技术领域
本发明涉及机器人领域，尤其涉及柔性机械臂领域。
背景技术
柔性机械臂是一种仿生型机械臂，模仿的是诸如象鼻、章鱼触手等可任意弯曲的柔性结构，具有灵活度高，避障能力强等优点，在受限空间或危险环境或高度非结构化的环境下的运动和操作能力强，在勘探、救援救灾、农业、医疗等领域具有重要的应用价值。
现有技术中，柔性臂模仿的功能多是柔性结构“弯曲”和“伸缩”的功能，这种仿生结构在一定程度上限制了柔性臂的实际应用。
发明内容
针对现有技术的上述不足，本发明提供一种具有中空通道的可伸缩柔性机械臂，为柔性机械臂增加了“中空通道”，拓宽了柔性臂的应用范围。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，包括主体、中空通道、传动机构和驱动机构；所述主体为柔性机械臂，中空通道、传动机构和驱动机构均安装在柔性机械臂上；所述驱动机构用以驱动所述传动机构带动柔性机械臂产生运动；柔性机械臂产生的运动包括以下至少之一：弯曲、伸缩和扭转；
进一步地，所述的中空通道与主体的关系包括以下至少之一：在柔性机械臂的内部，或在柔性机械臂的外部。
进一步地，中空通道的中轴线和柔性机械臂运动的中轴线互相平行。
进一步地，所述柔性机械臂还包括弹性单元和底座，弹性单元安装在底座上；其中弹性单元的数量为一个或多个；传动机构的数量为一个或多个。
进一步地，所述弹性单元为中空结构，一个弹性单元的中空结构或多个弹性单元的中空结构串连在一起，形成中空通道。
进一步地，弹性单元由弹性支撑和传动机构引导结构组成，其中弹性支撑和传动机构引导结构的数量各不少于一个。所述传动机构引导结构的作用是引导传动机构的运动，目的是控制柔性机械臂的运动精度。
进一步地，所述弹性支撑和传动机构引导结构均为中空结构，所述弹性单元的中空结构由所述弹性支撑和传动机构引导结构的中空结构组成。
进一步地，传动机构引导结构中有一个或多个引导孔，作用包括以下至少之一：用于引导传动机构的运动，约束的外形，或固定传动机构。
进一步地，所述传动机构引导结构具有若干润滑结构，用于减小传动机构和引导孔的摩擦。
进一步地，本发明还提供了一种机械结构，包括上面所述的任意一项柔性臂结构。
本发明的有益效果是：提供了一种柔性机械臂，这种柔性机械臂具有中空通道，中空通道可以随柔性臂进行伸缩、弯曲、扭转等运动，这种机械结构能够拓宽柔性臂的应用范围。
将中空通道与柔性机械臂的中心轴线平行的设计，可以在保有中空通道的同时，在中心轴线处增加包括但不限于弹簧、万向节、柔性杆等弹性支撑结构，从而增加柔性臂整体的刚度，适用于需要中空通道，且对刚度要求较高的场合。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的一个实施例中柔性机械臂的立体示意图；
图2是图1中A区域的放大示意图；
图3是图2中零件24的放大示意图；
图4是本发明一个实施例中驱动机构的示意图。
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明的较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，从而能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。当某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接在另一个特征上。
在本发明的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个或者多个，如果涉及到“多个”，其含义是两个及以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
此外，除非另有定义，本发明所使用的技术术语和科学术语均与所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本发明所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。
图1示出了本发明的一个实施例中柔性机械臂的立体示意图。包括中空通道1、柔性臂主体2和传动机构3。中空通道1位于主体2内部，可以随着主体2同步运动。中空通道1和柔性臂主体2可以在驱动机构和传动机构的作用下，进行二维弯曲、伸缩等运动。
参照图1，柔性臂主体1由若干个柔性单元组成，柔性单元之间为首尾顺序连接，每单个柔性单元由于结构不同，可以进行纯弯曲运动，或弯曲和伸缩运动。
图2示出了图1中A区域的放大示意图，图2展示的是柔性单元的具体结构。一个柔性单元由弹性构件22、刚度补充构件23和驱动引导构件24组成。弹性构件22和驱动引导构件24直接相连构成一个柔性单元，一个柔性单元的弹性构件与下一个柔性单元的驱动引导构件相连，完成柔性单元之间的连接。刚度补充构件23分别与两个柔性单元之间的驱动引导构件直接相连。
图2示出的刚度补充构件23的一种形式为弹簧，除弹簧此外，刚度补充构件还可以为万向节构件，或贯穿整个柔性臂主体的柔性杆或其他形式。刚度补充构件23的主要作用为给柔性臂主体增加弯曲等运动时的刚度，从而增加末端点的精准度。当刚度补充构件为弹簧或类似可伸缩的零件时，柔性单元以及柔性臂主体均可以完成伸缩和二维弯曲共三个维度的运动，但末端点精度相对于另一种方案会有所丧失；当刚度补充构件为万向节或柔性杆时，柔性单元以及柔性臂主体只能完成二维弯曲共两个维度的运动，但末端点的运动相对于另一种方案会更加精准。
图2示出的弹性构件22为波纹套管零件。波纹套管是用弹性材料制作的零件，在外力作用下可以压缩，撤去外力则恢复原状，拥有较大的形变范围。波纹套管的内部是直径很大的中空结构，这构成了中空通道的一部分。
图3示出了如图2所述的驱动引导结构，其中三个小孔，第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35与传动结构中的钢丝绳相互配合，位于主体末端的驱动引导结构，第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35与钢丝绳为固定配合；其余弹性单元中的驱动引导结构，第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35与钢丝绳的关系为：钢丝绳可以在第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35内部滑动运动。第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35的存在是为了对钢丝绳的外形进行约束，使其符合柔性臂的整体姿态。
参照图3，所示的驱动引导结构，刚度补充位置34与刚度补充构件相连，用于增加刚度。中空通道单元33为中空的结构，其圆的外径处与波纹套管进行连接。在柔性单元的连接关系中，此处的中空结构与波纹套管的中空结构为同心配合。
参照图1，图2，图3，驱动引导结构的中空通道单元33与波纹套管的中空结构共同形成了图2所示柔性单元的中空通道21，柔性单元的中空通道又首尾相接，形成柔性臂主体的中空通道1。柔性单元的中空通道21可以随柔性单元进行弯曲、伸缩运动，因此，柔性臂主体的中空通道可以随柔性臂主体，同步进行弯曲、伸缩运动。
参照图1，柔性臂的传动机构3由多个钢丝绳组成。钢丝绳的一端固定在主体末端的驱动引导结构上，中间穿过其他驱动引导结构的第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35，另一端固定在驱动机构的末端。钢丝绳在驱动机构的驱动下产生进行位移，所有钢丝绳的驱动量共同拉动柔性臂主体，完成弯曲或伸缩运动。
图4展现了一种驱动机构的具体结构。驱动机构用于驱动传动机构的各个钢丝绳运动。驱动机构由电机组件、转盘44和固定装置45组成，其中电机组件包括：电机41、减速器42和联轴器43。转盘44与电机组件的输出轴相连，同时与传动机构3的钢丝绳相连；固定装置45将电机组件和转盘固定在基座上，电机组件控制转盘做旋转运动，转盘的旋转带动钢丝绳运动，将旋转量转化为钢丝绳的伸缩量。
柔性机械臂的弯曲、伸缩和扭转运动均通过控制各个钢丝绳产生不同的驱动量实现。以柔性机械臂具有三根钢丝绳，分别穿过驱动引导结构的第一小孔31，第二小孔32，第三小孔35为例，若同时驱动三根钢丝绳进行等量的伸长或收缩，则柔性机械臂的波纹套管结构会被整体伸长或压缩，柔性机械臂整体进行伸缩运动(在柔性机械臂允许的伸缩范围内)；若只驱动任意一根钢丝绳收缩，保持其余钢丝绳不变，则柔性机械臂的波纹套管结构会向一侧压缩，柔性机械臂整体向收缩钢丝绳的方向弯曲；本实施例中的柔性机械臂无法进行扭转，但若将波纹套管零件的波纹改变为螺旋的结构，则柔性机械臂在整体伸长或缩短的同时，会进行一定角度的扭转运动。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明并不限于实施例，所属领域的技术人员在不脱离本发明宗旨的前提下还可做出种种的等同变形或替换。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
Claims (9)
1.一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，包括主体、中空通道、传动机构和驱动机构；所述主体为柔性机械臂，中空通道、传动机构和驱动机构均安装在柔性机械臂上；所述驱动机构用以驱动所述传动机构带动柔性机械臂产生运动；柔性机械臂产生的运动包括以下至少之一：弯曲、伸缩和扭转；
2.根据权利要求1所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，所述的中空通道与主体的关系包括以下至少之一：在柔性机械臂的内部，或在柔性机械臂的外部。
3.根据权利要求1所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，中空通道的中轴线和柔性机械臂运动的中轴线互相平行。
4.根据权利要求1或3所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，所述柔性机械臂还包括弹性单元和底座，弹性单元安装在底座上；其中弹性单元的数量为一个或多个；传动机构的数量为一个或多个。
5.根据权利要求4所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，所述弹性单元为中空结构，一个弹性单元的中空结构或多个弹性单元的中空结构串连在一起，形成中空通道。
6.根据权利要求4所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，弹性单元由弹性支撑和传动机构引导结构组成，其中弹性支撑和传动机构引导结构的数量各不少于一个。所述传动机构引导结构的作用是引导传动机构的运动，目的是控制柔性机械臂的运动精度。
7.根据权利要求6所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，所述弹性支撑和传动机构引导结构均为中空结构，所述弹性单元的中空结构由所述弹性支撑和传动机构引导结构的中空结构组成。
8.根据权利要求7所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，传动机构引导结构中有一个或多个引导孔，作用包括以下至少之一：用于引导传动机构的运动，约束传动机构的外形，或固定传动机构。
9.根据权利要求8所述的一种具有中空通道的柔性机械臂，其特征在于，所述传动机构引导结构具有若干润滑结构，用于减小传动机构和引导孔的摩擦。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113829328A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-24 | 浙江大学 | 一种正向角度补偿的柔性机械臂 |
| CN115042892A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-13 | 南京航空航天大学 | 一种绳索驱动柔性爬行机器装置 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5816769A (en) * | 1995-11-07 | 1998-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Flexible manipulator |
| US20150352728A1 (en) * | 2013-01-07 | 2015-12-10 | Wen Wang | Bendable, telescopic, and flexible continuum mechanical structure |
| CN108340363A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-31 | 深圳市风力源科技有限公司 | 柔性机械臂及无人机 |
| CN108393924A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-08-14 | 北京工业大学 | 一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构 |
| CN108501039A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-07 | 清华大学深圳研究生院 | 一种基于球铰接的柔性机械臂 |
| CN110507388A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-29 | 深圳市罗伯医疗科技有限公司 | 一种柔性机械臂和内镜组件 |
-
2020
- 2020-04-27 CN CN202010346115.1A patent/CN111516003A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5816769A (en) * | 1995-11-07 | 1998-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Flexible manipulator |
| US20150352728A1 (en) * | 2013-01-07 | 2015-12-10 | Wen Wang | Bendable, telescopic, and flexible continuum mechanical structure |
| CN108340363A (zh) * | 2018-01-26 | 2018-07-31 | 深圳市风力源科技有限公司 | 柔性机械臂及无人机 |
| CN108393924A (zh) * | 2018-02-10 | 2018-08-14 | 北京工业大学 | 一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构 |
| CN108501039A (zh) * | 2018-03-26 | 2018-09-07 | 清华大学深圳研究生院 | 一种基于球铰接的柔性机械臂 |
| CN110507388A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-29 | 深圳市罗伯医疗科技有限公司 | 一种柔性机械臂和内镜组件 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113829328A (zh) * | 2021-09-02 | 2021-12-24 | 浙江大学 | 一种正向角度补偿的柔性机械臂 |
| CN113829328B (zh) * | 2021-09-02 | 2023-07-11 | 浙江大学 | 一种正向角度补偿的柔性机械臂 |
| CN115042892A (zh) * | 2022-05-23 | 2022-09-13 | 南京航空航天大学 | 一种绳索驱动柔性爬行机器装置 |
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