CN111591751A - 初始垂线式弯曲缠绕臂和捕获设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种初始垂线式弯曲缠绕臂和捕获设备，所述初始垂线式弯曲缠绕臂包括第一组件、第二组件以及至少两拉紧机构，所述第一组件包括通过第一转动副连接的两第一元件；所述第二组件包括通过第二转动副连接的两第二元件；所述第二转动副与所述第一转动副转动连接，所述第一元件和所述第二元件相向的两侧边分别设有第一转动部和第二转动部；所述拉紧机构的一端连接所述第一元件，另一端连接所述第二元件；在所述拉紧机构伸展时，所述第一转动部与所述第二转动部之间存在有间隙；在所述拉紧机构拉紧时，所述第一转动部与第二转动部形成可转动连接。本发明技术方案的初始垂线式弯曲缠绕臂能实现较大范围的自适应捕获。

Description

初始垂线式弯曲缠绕臂和捕获设备

技术领域

本发明涉及抓取技术领域，特别涉及一种初始垂线式弯曲缠绕臂和捕获设备。

背景技术

目前，工业上使用的刚性抓取臂一般通过驱动若干刚性的手爪收拢，从而形成抓取的动作，该种抓取方式由于刚性手爪不可变形，不能很好的与抓取物相适配。而现有的欠驱动自适应手爪虽然可以依据被抓取物的外形进行适应弯曲，但是其进行自适应的弯曲驱动和部件均较复杂，成本较高，适用范围不广。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种初始垂线式弯曲缠绕臂，旨在解决自适应抓取装置结构复杂成本高的技术问题。该初始垂线式弯曲缠绕臂的具体方案是通过开合方式控制末端空间运动，进而衍生出一系列弯曲和缠绕的结构，实现可自适应抓取且可超360度以上包络缠绕可变直径目标的目的。本方案特点是初始状态是垂线状，这样有利于更好地自适应抓取各类不同大小的目标。

为实现上述目的，本发明公开的初始垂线式弯曲缠绕臂包括：

第一组件，所述第一组件包括两第一元件，两所述第一元件通过第一转动副连接；

第二组件，所述第二组件包括两第二元件，两所述第二元件通过第二转动副连接；所述第二转动副与所述第一转动副转动连接，所述第一元件和所述第二元件相向的两侧边分别设有第一转动部和第二转动部；以及，

至少两拉紧机构，所述拉紧机构的一端连接所述第一元件，另一端连接所述第二元件；

在所述拉紧机构伸展时，所述第一转动部与所述第二转动部之间存在有间隙；在所述拉紧机构拉紧时，所述第一转动部与第二转动部形成可转动连接。

可选的实施例中，所述拉紧机构为绳索，一所述绳索的一端与所述第二元件固定连接，另一端与所述第一元件可活动连接。

可选的实施例中，所述第一元件具有与所述第一转动副相对设置的第一侧边，所述第二元件具有与所述第二转动副相对设置的第二侧边，所述绳索的一端固定于所述第二侧边远离所述第一侧边的端部，另一端依次贯穿所述第二侧边和第一侧边。

可选的实施例中，在所述绳索伸展时，所述第一元件的第一侧边与对应的第二元件的第二侧边在一条直线上。

可选的实施例中，所述第一元件与第二元件相向的两侧边分别为第一对接边和第二对接边，在所述拉紧机构伸展时，所述第一对接边与第二对接边的距离沿远离所述第一转动副的方向上逐渐增大；和/或，

所述第一转动部沿所述第一对接边的延伸方向延伸，所述第二转动部沿所述第二对接边的延伸方向延伸。

可选的实施例中，所述第一组件具有在所述第一转动副上远离第二组件的第一端部，所述第二组件具有在第二转动副上远离第一组件的第二端部，在所述拉紧机构拉紧时，所述第一端部与第二端部的距离随两所述第一元件的面夹角的增大而减小。

可选的实施例中，还包括第三组件，所述第三组件包括通过第三转动副连接的两第三元件，所述第三转动副与所述第二转动副的端部转动连接，所述第三元件与所述第二元件面向的一侧边设有第三转动部，所述第二元件面向所述第三元件的一侧边设有所述第二转动部，所述拉紧机构连接所述第二元件和第三元件。

可选的实施例中，在所述第一组件至所述第三组件的方向上，所述第一转动副、第二转动副以及第三转动副的轴线长度逐渐减小。

可选的实施例中，还包括沿所述第三转动副的轴线下游依次排列的第四组件、第五组件以及第六组件，所述第四组件包括有转动连接的两第四元件，所述第五组件包括有转动连接的两第五元件，所述第六主机包括有转动连接的两第六元件，所述第四组件、第五组件与第六组件两两之间均转动连接，所述拉紧机构固定于所述第六组件，并依次活动贯穿于所述第五组件、第四组件、第三组件、第二组件和第一组件。

本发明还提出一种捕获设备，所述捕获设备包括如上所述的任意一项的初始垂线式弯曲缠绕臂。

本发明技术方案的初始垂线式弯曲缠绕臂包括第一组件、第二组件以及至少两个拉紧机构，第一组件包括通过第一转动副连接的两第一元件，使得两第一元件之间的面夹角可变化；第二组件包括通过第二转动副连接的两第二元件，使得两第二元件之间的面夹角可变化。且第一元件与第二元件相向的两侧边分别设有第一转动部和第二转动部，并通过两拉紧机构连接第一元件与第二元件，在拉紧机构伸展时，第一转动部和第二转动部存在有间隙；而在拉紧机构拉紧时，通过第一转动副与第二转动副转动连接，可以使得第二组件相对于第一组件发生转动，使得第一转动部与第二转动部靠近直至对接形成转动连接。上述结构的初始垂线式弯曲缠绕臂在拉紧机构伸展转为拉紧时，第一转动副与第二转动副的夹角变小，第二组件相对于第一组件发生初步弯折勾起的捕获动作。且第一组件与第二组件的面夹角具有同时增大或减小的趋势，当第一组件的面夹角由0增大时，通过第一转动部与第二转动部的转动带动第二组件的第二转动副相对于第一转动副进一步弯折，两者形成的夹角进一步不断变小，第二组件出现朝向第一组件进一步不断弯折勾起的自适应捕获动作，进而实现对物体的自适应性捕获。该初始垂线式弯曲缠绕臂结构简单，无需过多的连接结构，通过两个驱动装置即可实现自适应性捕获动作，有效降低成本，且第二组件弯折抓取的角度大，捕获更加稳定。此外，初始垂线式弯曲缠绕臂在未进行捕获物件时，第一组件与第二组件之间跨度范围广，能够实现更大范围的物件捕获，提高捕获几率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明初始垂线式弯曲缠绕臂第一实施例拉紧机构伸展时的结构示意图；

图2为图1所示初始垂线式弯曲缠绕臂中拉紧机构伸展状态一时的结构示意图。

图3为图1所示初始垂线式弯曲缠绕臂中拉紧机构收紧时的结构示意图；

图4为图3所示初始垂线式弯曲缠绕臂的平面几何投影图；

图5为图1所示初始垂线式弯曲缠绕臂中拉紧机构伸展状态二时的结构示意图；

图6为图1所示初始垂线式弯曲缠绕臂的局部结构示意图；

图7为本发明初始垂线式弯曲缠绕臂中转动副一实施例在拉紧机构伸展时的结构示意图；

图8为图7所示初始垂线式弯曲缠绕臂中拉紧机构拉紧时的结构示意图；

图9为本发明初始垂线式弯曲缠绕臂第二实施例拉紧机构伸展时的结构示意图；

图10为图9所示初始垂线式弯曲缠绕臂中拉紧机构收紧时的结构示意图；

图11为图10所示初始垂线式弯曲缠绕臂的平面几何投影图；

图12为本发明初始垂线式弯曲缠绕臂第三实施例拉紧机构伸展时的结构示意图；

图13为本发明初始垂线式弯曲缠绕臂第四实施例中拉紧机构伸展时的结构示意图；

图14为图13所示初始垂线式弯曲缠绕臂中拉紧机构收紧时的结构示意图。

附图标号说明：

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

本发明提出一种初始垂线式弯曲缠绕臂100。

请参照图1至图3，在本发明的第一实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100包括：

第一组件10，所述第一组件10包括两第一元件11，两所述第一元件11通过第一转动副111连接；

第二组件20，所述第二组件20包括两第二元件21，两所述第二元件21通过第二转动副211连接；所述第二转动副211与所述第一转动副111转动连接，所述第一元件11和所述第二元件21相向的两侧边分别设有第一转动部113和第二转动部213；以及，

至少两拉紧机构，所述拉紧机构的一端连接所述第一元件11，另一端连接所述第二元件21；

在所述拉紧机构伸展时，所述第一转动部113与所述第二转动部213之间存在有间隙；在所述拉紧机构拉紧时，所述第一转动部113与第二转动部213形成可转动连接。

本实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100为最小构成结构，包括第一组件10和第二组件20，第一组件10的两第一元件11通过第一转动副111转动连接，以使两第一元件11的面夹角θ₁可发生变化。即由图1和图2中可见，在两个第一元件11中从第一转动副111的位置处分别作垂线形成两第一垂线，两第一垂线之间形成的夹角即为该两个第一元件11的面夹角θ₁，当面夹角θ₁为0时，定义该第一组件10呈合拢状态，随着面夹角θ₁的不断增大，第一组件10呈不同程度的展开状态。此处，第一转动副111的结构形式可以是以下几种，一种是两第一元件11上均设有连接部，两第一元件11上的连接部转动连接形成第一转动副111；另一种是第一转动副111为独立结构，其分别连接两第一元件11，实现两第一元件11的转动连接，例如，合页或铰链件等；再一种是两个第一元件11为一体结构，第一转动副111为两第一元件11的中部，通过自身变形实现两第一元件11之间的转动，在此不做限定。当然，第一转动副111还可以是其他可发生转动的结构，使得两第一元件11的面夹角θ₁发生变化即可。

与此类似的，第二组件20包括两第二元件21，两第二元件21通过第二转动副211连接，使得两个第二元件21之间可以发生转动，从而使两个第二元件21的面夹角θ₂发生变化，同样由图2中可见，在两个第二元件21中分别从第二转动副211的位置处作垂线形成第二垂线，两第二垂线之间形成的夹角即为该两个第二元件21的面夹角θ₂，当面夹角θ₂为0时，定义该第二组件20呈合拢状态，随着面夹角θ₂的不断增大，第二组件20呈不同程度的展开状态。可以理解的，第二转动副211的结构可以同第一转动副111的结构相同，方便进行加工。

与此同时，第一转动副111与第二转动副211转动连接，该转动连接方式也可以是上述结构中的一种，在此不再赘述，从而使得第一转动副111的轴线与第二转动副211的轴线之间的角度发生变化，即第二组件20可以相对第一组件10发生转动，使得第一转动部113与第二转动部213靠近对接形成转动连接结构。

当然，初始垂线式弯曲缠绕臂100初始状态为垂线状，为了实现第一转动副111与第二转动副211的转动，初始垂线式弯曲缠绕臂100还包括至少两拉紧机构，此处拉紧机构可以是受牵扯后长度发生变化的线体或杆体等，通过对线体或杆体的拉紧实现第一转动部113与第二转动部213的转动连接；也可以是平行四边形的连杆机构，通过对连杆机构的驱动实现第一转动部113与第二转动部213之间的距离变化；或是其他具有伸缩功能的结构等，在此不做限定。拉紧机构的一端连接第一元件11，另一端连接第二元件21，此处的连接可以是固定连接，例如，焊接或粘接等，也可以是可拆卸连接，例如插接、卡接或是螺纹连接等，在拉紧机构拉紧时，第一元件11和第二元件21均受力移动，从而实现第一转动部113和第二转动部213的对接。当然，拉紧机构也可以与第一元件11和第二元件21中的一个固定连接，与另一个活动连接或不连接，从而在拉紧机构拉紧时，仅通过拉动其中一者进行移动，使得第一转动部113与第二转动部213对接。

此外，第一转动部113与第二转动部213的转动连接可以是轴孔类的，球孔类也可以是铰链类或是其他能够对接后转动的结构。且第一转动部113与第二转动部213的配合尺寸可以根据实际需要进行设置，两者的数量可以是一个也可以是多个，在此不作限定。当拉紧机构伸展时，第一转动部113与第二转动部213之间存在间隙，从而使得第一组件10与第二组件20之间不干涉，第一元件11与第二元件21相向的两侧边也存在间隙，该间隙大小根据实际情况设定，且间隙开口可以是长方形、三角形或是椭圆形等等，能够保证第一元件11与第二元件21之间有移动的空间即可。

本发明技术方案的初始垂线式弯曲缠绕臂100包括第一组件10、第二组件20以及至少两个拉紧机构，第一组件10包括通过第一转动副111连接的两第一元件11，使得两第一元件11之间的面夹角可变化；第二组件20包括通过第二转动副211连接的两第二元件21，使得两第二元件21之间的面夹角可变化。且第一元件11与第二元件21相向的两侧边分别设有第一转动部113和第二转动部213，并通过两拉紧机构连接第一元件11与第二元件21，在拉紧机构伸展时，第一转动部113和第二转动部213存在有间隙；而在拉紧机构拉紧时，通过第一转动副111与第二转动副211转动连接，可以使得第二组件20相对于第一组件10发生转动，使得第一转动部113与第二转动部213靠近直至对接形成转动连接。上述结构的初始垂线式弯曲缠绕臂100在拉紧机构伸展转为拉紧时，第一转动副111与第二转动副211的夹角变小，且小于180°，第二组件20相对于第一组件10发生初步弯折勾起的捕获动作。且第一组件10与第二组件20的面夹角具有同时增大或减小的趋势，当第一组件10的面夹角θ₁由0增大时，通过第一转动部113与第二转动部213的转动带动第二组件20的第二转动副211相对于第一转动副111进一步弯折，随着面夹角θ₁不断增大，两转动副形成的夹角也逐步变小，第二组件20进一步出现朝向第一组件10不断变化的弯折勾起的自适应捕获动作，进而实现对物体的自适应性捕获。该初始垂线式弯曲缠绕臂100结构简单，无需过多的连接结构，需要设置两个驱动装置即可实现自适应性捕获动作，有效降低成本，且第二组件20弯折抓取的角度大，捕获更加稳定。此外，初始垂线式弯曲缠绕臂100在未进行捕获物件时，第一组件10与第二组件20之间跨度范围广，能够实现更大范围的物件捕获，提高捕获几率。

此外，该初始垂线式弯曲缠绕臂100在拉紧机构伸展时，可以使得两第一元件11或两第二元件21的面夹角呈一定角度设置，从而在拉紧机构拉紧后进行捕获时，能够缩短第二组件20弯折抓取的时间，有效提高捕获效率。

请继续参照图3，可选的实施例中，所述第一组件10具有在所述第一转动副111上远离第二组件20的第一端部115，所述第二组件20具有在第二转动副211上远离第一组件10的第二端部215，在所述拉紧机构拉紧时，所述第一端部115与第二端部215的距离随两所述第一元件11的面夹角的增大而减小。

本实施例中，请结合参照图4，该图为当拉紧机构拉紧后，将初始垂线式弯曲缠绕臂100以第一元件11的表面平行于水平面进行投影时，得到该初始垂线式弯曲缠绕臂100的平面几何图，可以理解的，OP₁为第一转动副111的轴线投影，P₁P₂为第二转动副211的轴线投影，P₁Q₁为第一转动部113和第二转动部213对接后形成的转动副的轴线投影，OP₁与P₁P₂形成的夹角α₁小于180°，第一组件10在第一转动副111上远离第二组件20的第一端部115即为在平面图中的O点，第二组件20在第二转动副211上远离第一组件10的第二端部215为P₂点，第一端部115与第二端部215的距离即OP₂的连线距离。当面夹角θ₁或面夹角θ₂由0逐渐增大时，此时，第一端部115与第二端部215的距离逐渐减小，即OP₂的距离逐渐减小，第一转动副111的轴线OP₁与第二转动副211的轴线P₁P₂的夹角α₁也变小，从而使得该初始垂线式弯曲缠绕臂100在P1点的曲率半径逐渐变小，曲率逐渐增大，实现弯折抓取动作，且因曲率的逐渐变化，能够自适应被抓物体的表面，从而实现自适应捕获，提高捕获稳定性和效果。

请参照图5，在上述结构的基础上，可选的，所述拉紧机构为绳索，一所述绳索的一端与所述第二元件21固定连接，另一端与所述第一元件11可活动连接。

本实施例中，设置拉紧机构为绳索，此处，绳索可以是棉绳、麻绳、金属丝绳等，绳索的一端与第二元件21固定连接，例如焊接或粘接，插接或卡接等，或是绳索的一端穿过第二元件21，并于端部打结或使用锁紧机构锁紧该端部，使得打结结构抵接第二元件21远离第一元件11的一侧，另一端与第一元件11可活动连接，从而在绳索拉紧后，带动第二元件21移动靠近第一元件11，使得第二转动部213与第一转动部113对接后转动连接。该结构的拉紧机构结构简单且方便驱动，能够有效降低该拉线式仿生臂的驱动成本和复杂度。另一绳索与另一第一元件11和第二元件21的连接方式同上。

同时，为了提高拉紧机构的驱动效率，可选的实施例中，所述第一元件11具有与所述第一转动副111相对设置的第一侧边117，所述第二元件21具有与所述第二转动副211相对设置的第二侧边217，所述绳索的一端固定于所述第二侧边217远离所述第一侧边117的端部，另一端依次贯穿所述第二侧边217和第一侧边117。

本实施例中，第一元件11具有第一侧边117，该第一侧边117与第一转动副111相对设置，且位于第一元件11的边缘位置，第二元件21具有第二侧边217，该第二侧边217与第二转动副211相对设置，且也位于第二元件21的边缘位置，将绳索的一端固定于第二侧边217远离第一侧边117的端部，另一端贯穿第二侧边217和第一侧边117，即只需要将绳索的一端固定，另一端即可通过外力进行拉紧的动作，该结构的拉紧机构与第一组件10和第二组件20的连接更加简便，提高组装效率。由于第二元件21在第二转动副211的一侧固定连接，故而第二侧边217相对远离第二转动副211，绳索对其进行驱动时，仅需要较小的外力即可带动第二元件21移动，继而使得第二转动副211相对于第一转动副111发生转动，有效节约能源成本。且因第一侧边117和第二侧边217的延伸方向均在第一元件11和第二元件21的表面内，故而绳索沿第一侧边117和第二侧边217延伸并拉紧，能够将全部外力均施加于平行于第一元件11的表面内的驱动力，使得第二转动副211的转动更加迅速，使得驱动该初始垂线式弯曲缠绕臂100进行抓取更加方便快速，提高抓取效率。

请继续参照图5，可选的实施例中，在所述绳索伸展时，所述第一元件11的第一侧边117与对应的第二元件21的第二侧边217在一条直线上。

本实施例中，在绳索伸展时，同一侧的第一元件11的第一侧边117和第二元件21的第二侧边217在一条直线上，故而该第一侧边117和第二侧边217均为直线，在绳索依次贯穿第二侧边217和第一侧边117时，绳索与两者呈平行设置，继而在绳索受外力拉紧时，就可以实现第二元件21的快速有效移动，节约时间使得初始垂线式弯曲缠绕臂100能快速抓取，进一步提高抓取效率。此处，第一侧边117与第一转动副111的轴线相平行设置，也可以不平行设置。与此同时，同侧的第一侧边117和第二侧边217在一条直线上，可以在绳索受力拉紧时，能够形成较为连贯的捕获边，与所需抓取的物体表面进一步贴切，提高捕获稳定性和力度。

为了提高第一组件10和第二组件20转动连接的稳定性，请参照图5，可选的实施例中，所述第一元件11与第二元件21相向的两侧边分别为第一对接边119和第二对接边219，在所述拉紧机构伸展时，所述第一对接边119与第二对接边219的距离沿远离所述第一转动副111的方向上逐渐增大；和/或，

所述第一转动部113沿所述第一对接边119的延伸方向延伸，所述第二转动部213沿所述第二对接边219的延伸方向延伸。

本实施例中，当拉紧机构伸展时，设置第一对接边119和第二对接边219的距离沿远离第一转动副111和第二转动副211的方向上逐渐增大，即当第一组件10的面夹角和第二组件20的面夹角为0°或180°时，第一元件11与第二元件21在同一平面内，此时第一对接边119和第二对接边219呈夹角设置，夹角不为0，即两者不平行设置。又因在拉紧机构受力拉紧时，第一转动副111和第二转动副211发生转动，越远离第一转动副111和第二转动副211的部分移动较快，故而当第一对接边119和第二对接边219呈夹角设置时，能够在第一转动部113与第二转动部213对接后，两第二侧边217也能够完全对接，增大了配合面积，从而实现紧密配合。

同时，第一转动部113沿第一对接边119的延伸方向延伸，第二转动部213第二对接边219的延伸方向延伸，一方面使得第一转动部113和第二转动部213的结构简单，方便加工，另一方面能够增加第一转动部113与第二转动部213转动连接的尺寸，有效提高第一元件11与第二元件21转动的稳定性，继而在第一组件10的面夹角逐渐增大时，能够保证第二组件20发生弯折抓取的动作，提高该初始垂线式弯曲缠绕臂100捕获力度的稳定性。

当然，于其他实施例中，第一对接边119和第二对接边219的距离沿远离第一转动副111的方向上也可以有减小的部分，或是有不变的部分，整体呈增大趋势即可。且可选的实施例中，第一转动部113和第二转动部213延伸的长度较短，在第一侧边117的长度方向上依次分布多个第一转动部113，在第二侧边217的长度方向上依次分布多个对应的第二转动部213。

此处，请参照图6，作为第一转动部113与第二转动部213的一种实施例，并不局限于此。为实现第一转动部113与第二转动部213对接转动与分离，第一转动部113和第二转动部213中的一者设置有凹槽，该凹槽由第一对接边119向内凹陷形成，另一者设置为凸轴，该凸轴由第二对接边219直接外凸形成，结构简单，且自身结构强度高，该凹槽沿第一对接边119的延伸方向延伸，凸轴的延伸方向沿第二对接边219的延伸方向延伸，第二转动部213直接由第一转动部113的开口处对接连接，并能够于凹槽内发生有效转动，从而实现稳定的转动连接，保证初始垂线式弯曲缠绕臂100的有效使用寿命。

请参照图7和图8，作为转动副的一种实施例，并不局限于此。第一组件10的第一转动副111包括第一转轴和两第一元件11的侧边形成的至少两第一套筒，第二组件20的第二转动副211包括第二转轴和两第二元件21的侧边形成的至少两第二套筒，第一转轴穿设于第一套筒内，实现两第一元件11的转动连接，第二转轴穿设于第二套筒内，实现两第二元件21的转动连接，此时，将第一转轴与第二转轴相向的端部开设有连接孔，通过轴销或连接件穿设于连接孔中，即可实现第一转动副111与第二转动副211之间的转动连接，该结构简单易装配，且转动结构稳定。

请参照图9和图10，在本发明的第二实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100还包括第三组件30，所述第三组件30包括通过第三转动副311连接的两第三元件31，所述第三转动副311与所述第二转动副211的端部转动连接，所述第三元件31与所述第二元件21面向的一侧边设有第三转动部313，所述第二元件21面向所述第三元件31的一侧边设有所述第二转动部213，所述拉紧机构连接所述第二元件21和第三元件31。

本实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100在最小结构上增加了第三组件30，第三组件30与第二组件20的结构相同，即第三组件30包括通过第三转动副311连接的两第三元件31，第三转动副311与第二转动副211的端部转动连接，此处第三转动副311的结构可具体参照第一转动副111的设置，第二转动副211与第三转动副311的转动连接可参考第一转动副111与第二转动副211的转动连接结构，在此不再赘述。同时，第三元件31设有第三转动部313，第二元件21设有对应的第二转动部213，拉紧机构连接第二元件21和第三元件31，在拉紧机构拉紧时，能够使得第二转动部213与第三转动部313对接形成转动连接，此处，拉紧机构和第三转动部313的结构同样参照上述第一组件10和第二组件20的拉紧机构与第一转动部113，在此不再赘述。

可以理解的，当拉紧机构拉紧时，第一转动部113与第二转动部213转动连接，第二转动部213与第三转动部313转动连接，从而使得第一组件10、第二组件20以及第三组件30的面夹角具有同时增大或同时减小的趋势。同理的，第三组件30也具有在第三转动副311上远离第二组件20的第三端部315，在面夹角θ₁由0逐渐增大时，第一端部115与第三端部315的距离也逐渐减小，从而可以使得第二组件20和第三组件30相对于第一组件10均具有弯折勾起的抓取动作。

请结合参照图11，当将初始垂线式弯曲缠绕臂100以第一元件11的表面平行于水平面后在水平面进行投影，得到该初始垂线式弯曲缠绕臂100的平面几何图形，与图4不同的是增加了第三元件31的投影，P₃点为第三端部315的投影，P₂Q₂为第三转动部313和第二转动部213对接后形成的转动副的轴线投影，P₃P₂与P₁P₂形成的夹角α₁同样小于180°，随着第一组件10的面夹角的增大，O P₂和O P₃的距离均逐渐减小。

此处，三个组件的设置，可以使得初始垂线式弯曲缠绕臂100的延伸尺寸较大，能够扩大抓取物件的尺寸范围；且第二组件20和第三组件30均可以发生弯折勾起的动作，与被捕获物体的接触面积进一步增大，提高抓取时的稳定性和力度。同时，可根据α₁和α₂的角度不同，使得初始垂线式弯曲缠绕臂100的整体曲率不同，能适应不同尺寸的物件，提高自适应性。

请继续参照图11，可选的实施例中，在所述第一组件10至所述第三组件30的方向上，所述第一转动副111、第二转动副211以及第三转动副311的轴线长度逐渐减小。

本实施例中，可以先不考虑第一元件11与第二元件21对应转动连接的部位的尺寸，即不考虑P₁Q₁的长度，也不考虑第二元件21与第三元件31对应转动连接的部位的尺寸，即P₂Q₂的长度，且不考虑第一组件10与第二组件20形成的夹角α₁、第二组件20和第三组件30形成的夹角α₂，此时，在第一组件10至第三组件30的方向上，第一转动副111、第二转动副211以及第三转动副311的延伸长度逐渐减小，也即OP₁、P₁P₂以及P₂P₃的长度逐渐减小，则当第一组件10的两第一元件11的面夹角θ₁由0逐渐增大时，第二组件20和第三组件30的第二端部215和第三端部315与第一端部115的距离均减小，且因第二组件20的第三转动副311的长度和第三组件30的第三转动副311的长度逐渐减小，能够在逐渐弯曲过程中形成逐渐减小的曲率半径，从而可以缠绕捕获较小的物件，提高捕获精度；且能够对捕获的物件实施较为紧密的缠绕，提高捕获稳定性；同时能自适应所捕获的部件的尺寸，从而可以针对不同直径尺寸的物件进行抓取捕获。

当然，第一转动副111、第二转动副211以及第三转动副311的延伸长度也可以部分减小，或者呈先增大后减小的趋势，也即OP₁、P₁P₂以及P₂P₃的长度部分减小，或是呈先增大后减小的趋势，在此不作限定。

请参照图12，在本发明的第三实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100还包括沿所述第三转动副311的轴线下游依次排列的第四组件40、第五组件50以及第六组件60，所述第四组件40包括有转动连接的两第四元件41，所述第五组件50包括有转动连接的两第五元件51，所述第六主机包括有转动连接的两第六元件61，所述第四组件40、第五组件50与第六组件60两两之间均转动连接，所述拉紧机构固定于所述第六组件60，并依次活动贯穿于所述第五组件50、第四组件40、第三组件30、第二组件20和第一组件10。

本实施例中，第四组件40、第五组件50和第六组件60的结构与第一组件10的结构相类似，两第四元件41、两第五元件51和两第六元件61的转动连接参考上述第一转动副111的结构设置，同时第四组件40、第五组件50和第六组件60之间的两两连接方式如上述的第一组件10、第二组件20和第三组件30的两两连接方式相同，拉紧机构也参照上述结构，在此不做赘述。

请参照图13和图14，当然，在其他实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100还可以包括第七组件、第八组件······第N组件，N为自然数，连接方式同第一组件10和第二组件20的连接方式相同，以此类推。

可以理解的，当初始垂线式弯曲缠绕臂100的组件逐渐增多，其延伸长度逐渐增大，能够捕获的跨度范围逐渐增大，且当拉紧机构受力拉紧时，第六组件60在未进行抓取动作时就会逐渐靠近第一组件10，此时，当驱动第一组件10使其面夹角由0逐渐增大时，第六组件60远离第一组件10的端部与第一端部115的距离进一步减小，会逐渐趋于半包裹捕获物件，继而实现了对捕获物件的缠绕动作，如此，使得初始垂线式弯曲缠绕臂100对捕获物件的捕获稳定性更高，有效保证捕获效果。可以根据组件的数量设置和尺寸设置，使得该初始垂线式弯曲缠绕臂100在捕获时实现360度及以上的缠绕包绕状态，更进一步提高捕获效果。

此外，在第一转动副111、第二转动副211以及其他转动副均在竖直线上，此时第一组件10的第一端部115与第N组件的末端的跨度最大，从而可以包揽在该跨度范围内的所有物件，相比于自身有一定弧度的结构，该初始垂线式弯曲缠绕臂100可以在其延伸方向上均实施捕获，捕获范围大。同时，若设置初始垂线式弯曲缠绕臂100处于展开状态时一侧为内侧，另一侧为外侧时，第N组件的端部朝向该初始垂线式弯曲缠绕臂100的内侧弯曲时为正向捕获，则当两第一元件11转动超过90度时，第N组件的端部朝向初始垂线式弯曲缠绕臂100的外侧弯曲时为反向捕获，如此，在拉紧机构伸展时，初始垂线式弯曲缠绕臂100可以使得正向捕获和反向捕获的时间均等，有效提高捕获效率。

可选的实施例中，在所述拉紧机构拉紧时，所述初始垂线式弯曲缠绕臂100呈螺旋状。

本实施例中，在拉紧机构受力拉紧时，该初始垂线式弯曲缠绕臂100整体呈现弯曲状态，组成初始垂线式弯曲缠绕臂100的多个组件中的元件在叠合时不重叠，则可设置第N组件的元件尺寸较小，拉紧机构受力拉紧时可以更加方便对其进行驱动，从而实现对整个组件的快速驱动，提高形成弯曲结构的初始垂线式弯曲缠绕臂100的效率。同时，初始垂线式弯曲缠绕臂100的曲率大小可以不同，第N组件的曲率最大，从而具有较小的曲率半径，能够自适应抓取尺寸较小的物件，并可以相对于抓取物件进行缠绕，提高捕获精度。当抓取尺寸较大的物件，更加贴附于物件的表面，抓取或缠绕的力度更高，提高了抓取的牢固性。

当然，于其他实施例中，初始垂线式弯曲缠绕臂100也可以呈圆环状，或是圆环中的一部分。

本发明还提出一种捕获设备(未图示)，所述捕获设备包括如上所述的任意一项初始垂线式弯曲缠绕臂100，由于本实施例的捕获设备中的初始垂线式弯曲缠绕臂100的具体结构参照上述实施例，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的有益效果，在此不再一一赘述。

可以理解的，该捕获设备可以用于捕获AUV(Autonomous Underwater Vehicle，自主式水下潜器)，其包括有对拉紧机构进行施力的结构件，以及对第一组件10进行驱动展开的结构件，进而实现初始垂线式弯曲缠绕臂100的弯折抓取或弯折缠绕的捕获动作。同时，为了扩大捕获范围，可以在该捕获设备上并排相邻设置多个初始垂线式弯曲缠绕臂100，从而形成一个类似于捕获门帘的结构，从而能够保证水下某一片区域均可以对AUV进行捕获，提高捕获范围和捕获几率，同时在捕获前不会阻挡AUV的顺利进入。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，所述初始垂线式弯曲缠绕臂包括：

第一组件，所述第一组件包括两第一元件，两所述第一元件通过第一转动副连接；

第二组件，所述第二组件包括两第二元件，两所述第二元件通过第二转动副连接；所述第二转动副与所述第一转动副转动连接，所述第一元件和所述第二元件相向的两侧边分别设有第一转动部和第二转动部；以及，

至少两拉紧机构，所述拉紧机构的一端连接所述第一元件，另一端连接所述第二元件；

在所述拉紧机构伸展时，所述第一转动部与所述第二转动部之间存在有间隙；在所述拉紧机构拉紧时，所述第一转动部与第二转动部形成可转动连接。

2.如权利要求1所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，所述拉紧机构为绳索，一所述绳索的一端与所述第二元件固定连接，另一端与所述第一元件可活动连接。

3.如权利要求2所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，所述第一元件具有与所述第一转动副相对设置的第一侧边，所述第二元件具有与所述第二转动副相对设置的第二侧边，所述绳索的一端固定于所述第二侧边远离所述第一侧边的端部，另一端依次贯穿所述第二侧边和第一侧边。

4.如权利要求3所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，在所述绳索伸展时，所述第一元件的第一侧边与对应的第二元件的第二侧边在一条直线上。

5.如权利要求1所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，所述第一元件与第二元件相向的两侧边分别为第一对接边和第二对接边；

在所述拉紧机构伸展时，所述第一对接边与第二对接边的距离沿远离所述第一转动副的方向上逐渐增大；和/或，

所述第一转动部沿所述第一对接边的延伸方向延伸，所述第二转动部沿所述第二对接边的延伸方向延伸。

6.如权利要求1至5中任一项所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，所述第一组件具有在所述第一转动副上远离第二组件的第一端部，所述第二组件具有在第二转动副上远离第一组件的第二端部，在所述拉紧机构拉紧时，所述第一端部与第二端部的距离随两所述第一元件的面夹角的增大而减小。

7.如权利要求1至5中任一项所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，还包括第三组件，所述第三组件包括通过第三转动副连接的两第三元件，所述第三转动副与所述第二转动副的端部转动连接，所述第三元件与所述第二元件面向的一侧边设有第三转动部，所述第二元件面向所述第三元件的一侧边设有所述第二转动部，所述拉紧机构连接所述第二元件和第三元件。

8.如权利要求7所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，在所述第一组件至所述第三组件的方向上，所述第一转动副、第二转动副以及第三转动副的轴线长度逐渐减小。

9.如权利要求7所述的初始垂线式弯曲缠绕臂，其特征在于，还包括沿所述第三转动副的轴线下游依次排列的第四组件、第五组件以及第六组件，所述第四组件包括有转动连接的两第四元件，所述第五组件包括有转动连接的两第五元件，所述第六主机包括有转动连接的两第六元件，所述第四组件、第五组件与第六组件两两之间均转动连接，所述拉紧机构固定于所述第六组件，并依次活动贯穿于所述第五组件、第四组件、第三组件、第二组件和第一组件。

10.一种捕获设备，其特征在于，所述捕获设备包括如上权利要求1至9中任一项所述的初始垂线式弯曲缠绕臂。

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