CN111618893B - 变曲率缠绕型仿生臂和捕获设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种变曲率缠绕型仿生臂和捕获设备，其中，变曲率缠绕型仿生臂，包括：两个或两个以上折合模块，所述折合模块包括两个部件，两个所述部件转动连接，两个所述部件沿开合轴线转动开合；所有所述折合模块依次连接，至少两个相邻所述折合模块的所述开合轴线的夹角α小于180度；相邻两个所述折合模块其中一者的两个所述部件，分别对应与另一者的两个所述部件转动连接，以使其中一个所述折合模块开合驱动另一所述折合模块开合。本发明变曲率缠绕型仿生臂具有可单驱动，适应性能好，对目标夹持稳定可靠的特点。

Description

变曲率缠绕型仿生臂和捕获设备

技术领域

本发明涉及机械臂领域，特别涉及一种变曲率缠绕型仿生臂和捕获设备。

背景技术

目前，工业上使用的抓取用刚性机械臂通常采用多个刚性爪配合对目标物实现夹持抓取，该刚性机械臂结构其刚性爪不能形变，因此对目标物的适应性差。而欠驱动机械臂虽然可以适应目标物的外形，但是其自身结构复杂，成本较高限制了其应用。而现有的柔性臂虽对目标物的适应性好，但是其抓捕力度小，难以抓取重物。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种变曲率缠绕型仿生臂，旨在提供一种对目标物适应性能好，且对目标夹持稳定可靠的变曲率缠绕型仿生臂。

为实现上述目的，本发明提出的变曲率缠绕型仿生臂，包括：两个或两个以上折合模块，所述折合模块包括两个部件，两个所述部件转动连接，两个所述部件沿开合轴线转动开合；

所有所述折合模块依次连接，至少两个相邻所述折合模块的所述开合轴线的夹角α小于180度；

所述折合模块中的两个所述部件分别为第一部件和第二部件；任意相邻的两个所述第一部件转动连接，任意相邻的两个所述第二部件转动连接，以使任意相邻的两个所述折合模块中，其中一个所述折合模块开合驱动另一所述折合模块开合。

可选地，所述变曲率缠绕型仿生臂具有弯曲内侧和弯曲外侧，所述折合模块的开口侧位于所述弯曲内侧；所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率逐渐增大；或者，

所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率逐渐减小；或者，

所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率不变。

可选地，所述折合模块中两个所述部件的轴边沿所述开合轴线转动连接，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，所述部件的轴边的长度依次减小；或者，

所述部件的轴边的长度依次增大；或者，

所述部件的轴边的长度不变。

可选地，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α依次减小；或者，

两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α依次增大；或者，

两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α不变。

可选地，除所述首端的部件和所述尾端的部件外，其余所述部件呈四边形设置，所述部件具有位于所述弯曲内侧的顶边，以及位于所述弯曲外侧的底边，所述顶边的长度小于所述底边的长度。

可选地，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首尾方向上，位于上游的所述部件的所述顶边到所述底边的最小距离，大于或等于位于下游的所述部件的所述顶边到所述底边的距离。

可选地，所述变曲率缠绕型仿生臂具有第一工位，在第一工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂的曲率呈阿基米德螺旋线、斐波那契螺旋线或欧拉螺旋线中的任意一种设置。

可选地，所述变曲率缠绕型仿生臂具有第二工位，在第二工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂的形状呈海马尾巴形状、变色龙尾巴形状、象鼻子形状、象尾巴形状或藤曼类末端螺旋线形状中的任意一种设置。

本发明还提出一种捕获设备，包括：

上述的变曲率缠绕型仿生臂；以及，

驱动件，连接所述折合模块，所述驱动件用于驱动所述折合模块开合，以使得所述变曲率缠绕型仿生臂曲率变化。

本发明技术方案采用多个折合模块组成，通过驱动其中任意一所述折合模块开口既能够实现控制所述变曲率缠绕型仿生臂的弯曲与伸展，因此，仅需要通过单一驱动源既能驱动所述变曲率缠绕型仿生臂对目标物的捕捉和释放。故而所述变曲率缠绕型仿生臂在应用时不仅有利于简化驱动结构，还能有效节约成本。另一方面，随着所述折合模块的开度变化，所述变曲率缠绕型仿生臂的弯曲率也发生变化，从而使得所述机械臂能够适应不同尺寸、不同外径的目标物，具有目标适用范围广的特点。再者，本发明技术方案能够通过控制折合模块的数量，实现变曲率缠绕型仿生臂对目标物的缠绕，有利于提升对目标物的捕捉的稳定性和可靠性。还需要注意的是，由于所述变曲率缠绕型仿生臂在捕捉目标物时，所述折合模块处于展开状态，所述折合模块呈弯折结构，具有强度高的特点，有利于提升所述变曲率缠绕型仿生臂的机械强度。

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为本发明变曲率缠绕型仿生臂一实施例的伸展状态下的结构示意图；

图2为图1中变曲率缠绕型仿生臂收缩状态下的结构示意图；

图3为图2中变曲率缠绕型仿生臂第一视角的轴测视图；

图4为图2中变曲率缠绕型仿生臂第二视角的轴测视图；

图5为图2中变曲率缠绕型仿生臂的折合模块的结构示意图；

图6为图2中变曲率缠绕型仿生臂中两个相邻的折合模块拆分状态下的结构示意图；

图7为本发明变曲率缠绕型仿生臂另一实施例的结构示意图；

图8-A至图8-D为图7中变曲率缠绕型仿生臂收缩过程的结构示意图；

图9为图7中变曲率缠绕型仿生臂的爆炸图；

图10为本发明捕获设备一实施例的结构示意图；

图11为本发明变曲率缠绕型仿生臂一实施例在第一工位下的结构示意图。

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，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“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，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“A和/ 或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

本发明提出一种变曲率缠绕型仿生臂。

本发明提出一种变曲率缠绕型仿生臂，如图1至图5所示，该变曲率缠绕型仿生臂100包括：两个以上折合模块200，所述折合模块200包括两个部件210，两个所述部件210转动连接，使得两个所述部件210可沿开合轴线转动开合；多个所述折合模块200依次排布，多个所述折合模块200的第一转动轴均位于同一侧，至少两个相邻所述折合模块200的开合轴线的夹角α小于180度；所述折合模块200中的两个所述部件210分别为第一部件215和第二部件216；任意相邻的两个所述第一部件215转动连接，任意相邻的两个所述第二部件216转动连接，以使任意相邻的两个所述折合模块200中，其中一个所述折合模块200开合驱动另一所述折合模块200开合。所述变曲率缠绕型仿生臂100的折合模块200具有折叠状态和张开状态，所述变曲率缠绕型仿生臂100中，其中任意一个所述折合模块200由所述折叠状态转变为张开状态时，能驱动其余全部所述折合模块200转变为张开状态。所述折合模块200的张开状态角度限制，具体可以是两个所述部件210的夹角α大于零度小于180度中的任意角度。

具体可以理解为，如图7、图8-A至图8-D所示，所述折合模块200具有开口，所述部件210具有位于所述开口处的顶边212，远离所述开口的轴边 211，以及用于连接另一所述折合模块200的侧边214，所述侧边214位于所述顶边212与所述轴边211之间。当一所述折合模块200张开后，该折合模块200的两个所述部件210的顶边212的距离增大，使得这两个部件210的侧边214的夹角α增大，由于该部件210的侧边214与另一部件210的侧边 214连接，导致另一折合模块200的两个部件210的侧边214夹角α也增大，从而使得另一所述折合模块200打开。为了适应这种形变，两个所述折合模块200之间的部件210围绕侧边214处的转动轴发生相对转动，并带动两个所述折合模块200的轴边211夹角α也发生变化。由此可知，当所述变曲率缠绕型仿生臂100中，任意一个所述折合模块200张开，能够带动其余所述折合模块200张开，从而使得所述变曲率缠绕型仿生臂100的整体曲率发生变化，以使所述变曲率缠绕型仿生臂100弯曲，能够捕捉目标物。反之当任意一个所述折合模块200闭合时，能够驱动其余所述折合模块200闭合，从而使得所述变曲率缠绕型仿生臂100的整体曲率发生变化，能够释放目标物。当所述折合模块200的张开程度越大时，所述变曲率缠绕型仿生臂100的弯曲程度越大。

为方便理解，本实施例中相邻的两个折合模块200拆分后平铺状态如图6 所示，两个所述折合模块200的转动轴线在同一直线上，同一个所述折合模块200的两个所述部件呈180度夹角。相邻两个第一部件215中的两个相邻侧边214之间形成夹角γ1，相邻两个第二部件216中的两个相邻侧边214之间形成夹角γ2。所述第一部件215的轴边211与侧边214之间形成底角β1，所述第二部件216的轴边211与侧边214之间形成底角β2。夹角γ1的角平分线与一个第一部件215的轴边211形成夹角β3，夹角γ2的角平分线与一个第一部件215的轴边211形成夹角β4。在本实施例中，夹角γ1的角平分线与夹角γ2的平分线在同一直线，也就是说，夹角β3与夹角β4的角度和为180度。底角β1与底角β2和角度和小于180度。所述夹角γ1的角度等于γ2的角度，所述夹角β3的角度等于夹角β4的角度。两个所述折合模块 200进行装配时，使得相邻两个所述第一部件215的侧边214相连接，相邻两个所述第二部件216的侧边214相连接。此时，两个所述第一部件215之间夹角小于180度，两个所述第二部件216之间的夹角小于180度，两个所述折合模块200的转轴轴线夹角α小于180度。本实施例所述夹角γ1、夹角γ 2、夹角β3和夹角β4不仅限于上述技术方案，在其他实施例中也可以是，所述夹角γ1不等于夹角γ2，所述夹角β3不等于夹角β4，夹角β3与夹角β4的角度和不等于180度，所述夹角γ1与所述夹角γ2均大于0度，也能够使得变曲率缠绕型仿生臂具有变曲率弯曲以抓取目标物的功能。

本发明技术方案采用多个折合模块200组成，通过驱动其中任意一所述折合模块200开口既能够实现控制所述变曲率缠绕型仿生臂100的弯曲与伸展，因此，仅需要通过单一驱动源既能驱动所述变曲率缠绕型仿生臂100对目标物的捕捉和释放。故而所述变曲率缠绕型仿生臂100在应用时不仅有利于简化驱动结构，还能有效节约成本。另一方面，随着所述折合模块200的开度变化，所述变曲率缠绕型仿生臂100的弯曲率也发生变化，从而使得所述机械臂能够适应不同外形、不同外径的目标物，具有目标适用范围广的特点。再者，本发明技术方案能够通过控制折合模块200的数量，实现变曲率缠绕型仿生臂100对目标物的缠绕，有利于提升对目标物的捕捉的稳定性和可靠性。还需要注意的是，由于所述变曲率缠绕型仿生臂100在捕捉目标物时，所述折合模块200处于展开状态，所述折合模块200呈弯折结构，具有强度高的特点，有利于提升所述变曲率缠绕型仿生臂100的机械强度。另外，当变曲率缠绕型仿生臂100能够弯曲的角度大于360度时，所述变曲率缠绕型仿生臂100可自适应抓取且可超360度以上包络缠绕可变直径目标的仿生折叠臂。

当然，本实施例所述变曲率缠绕型仿生臂100包括的所述折合模块200 的数量不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂包括两个所述折合模块，其中一个所述折合模块张开能够带动另一个所述折合模块张开，并使得两个所述折合模块的开合轴线的夹角α发生变化，以使得所述变曲率缠绕型仿生臂弯曲，能够实现对目标物的捕捉。

进一步地，在本实施例中，如图1至图4所示，所述变曲率缠绕型仿生臂100具有弯曲内侧110和弯曲外侧120，所述折合模块200的开口侧230位于所述弯曲内侧110。具体地，在所述变曲率缠绕型仿生臂100的首端130至尾端140的方向，任意相邻两个所述折合模块200中，下游的所述折合模块 200偏向所述上游折合模块200的开口侧230延伸，以使所述变曲率缠绕型仿生臂100向所述折合模块200的开口侧230弯曲。更具体地，相邻两个所述折合模块200上，位于上游的所述折合模块200的开合轴线，沿着位于下游的所述折合模块200的开合轴线，偏向下游的所述折合模块200的开口方向延伸。可以是所述变曲率缠绕型仿生臂100沿顺时针或者逆时钟方向延伸。因此相邻两个所述折合模块200的开合轴线的夹角α小于180度，且使得整个所述变曲率缠绕型仿生臂100趋向于向开口侧230发生歪曲，此时，所述折合模块200的开口侧230为内侧，所述折合模块200开口处的部分用于卡持目标物，由于同一个所述折合模块200的两个所述部件210的顶边212距离远，而部件210的顶边212均能用于卡持目标物，有利于提升变曲率缠绕型仿生臂100的对目标物捕捉的稳定性。

进一步地，在本实施例中，如图1、图2、图7所示，所述变曲率缠绕型仿生臂100沿首端130至尾端140方向上曲率逐渐增大。具体可以理解为，当所述折合模块200闭合时，所述变曲率缠绕型仿生臂100沿首端130至尾端140方向上曲率逐渐增大，当所述折合模块200打开后，所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率能够进一步增大，也就是说，所述变曲率缠绕型仿生臂 100能够进一步弯曲。需要说明的是，本实施例所述的曲率逐渐变化，并不限定为曲率连续变小，也可以是阶梯性变小。当所述变曲率缠绕型仿生臂100 的曲率沿首尾方向逐渐增大时，所述变曲率缠绕型仿生臂100尾端140发生的弯曲半径小于所述变曲率缠绕型仿生臂100首段的弯曲半径。因此，当所述变曲率机械手臂发生收缩弯曲，且弯曲角度大于360度时，能够呈螺旋状，避免首端130与尾端140的位置相干涉；另一方面，所述变曲率缠绕型仿生臂100收缩抓取目标物时，所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率半径从首端 130至尾端140方向逐渐收缩，对目标物的夹持从首端130至尾端140方向组件逐渐变紧，不仅符合人们的使用习惯，方便操作，还有利于适应不同尺寸的目标物。

当然，本实施例中所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率不仅限于沿首端 130至尾端140方向上逐渐增大，在其他实施例中，也可以是：所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率不变，此时所述变曲率缠绕型仿生臂也能够实现臂收缩以捕捉目标物；还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率先变大后变小；还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率先变小后变大；还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率先变大后变小；还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂沿首端至尾端方向上曲率呈现不规则变化等等。

进一步地，在本实施例中，如图5、图9所示，所述折合模块200中两个所述部件210的轴边211沿所述开合轴线转动连接，在所述变曲率缠绕型仿生臂100的首端130至尾端140方向上，所述折叠模块的轴边211长度依次减小。当所述轴边211长度在首尾方向上依次减小时，有利于使得所述变曲率缠绕型仿生臂100沿首端130至尾端140方向上曲率半径逐渐减小，从而使得曲率逐渐增大。例如，当相邻两个所述折合模块200之间的转动轴线的夹角α相同时，相同数量的折合模块200弯曲的角度相同，而轴边211长度更小的折叠模块弯曲的半径要更小，从而能够使得曲率更大。通过在首尾方向上依次减小折叠模块的轴边211长度，能够使得所述折叠模块的尺寸在首尾方向上依次减小，不仅能够有效减小所述变曲率缠绕型仿生臂100的重量，使得所述变曲率缠绕型仿生臂100尾部能够通过更小的力进行驱动，从而提升所述变曲率缠绕型仿生臂100尾部的灵活性。

本实施例所述的部件210的轴边211的长度不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，每个所述部件的轴边的长度均相同；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，所述部件的轴边长度依次增大；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，所述部件的轴边长度先增大后减小；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，所述部件的轴边长度先减小后增大；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，所述部件的轴边长度呈不规则变化。

进一步地，在本实施例中，如图1所示，在所述变曲率缠绕型仿生臂100 的首端130至尾端140方向上，两个相邻所述折合模块200的开合轴线的夹角α依次减小。所述夹角α越小，相邻的两个所述折合模块200之间的弯曲程度却大。因此，当所述变曲率缠绕型仿生臂100首尾方向上夹角α依次减小，会使得弯曲程度逐渐增大。所述变曲率缠绕型仿生臂100在制造过程中，能够通过控制夹角α的大小，调节所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率，以更加适应目标物的尺寸。

本实施例所述的夹角α不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，也可以是，任意相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α均相同；或者是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α依次增大；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α先增大后减小；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α先减小后增大；还可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α不规则变化等等。

在其他实施例中，首端130至尾端140的曲率相同，具体可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首端至尾端方向上，所述折叠模块的轴边长度相同，两个相邻所述折合模块的开合轴线的夹角α相同。当折合模块打开时，变曲率缠绕型仿生臂转变为收缩状态，所述变曲率缠绕型仿生臂的曲率变小，从而抓取目标物。

进一步地，在本实施例中，如图1、图5、图9所示，部件210呈四边形设置，所述部件210具有位于所述弯曲内侧110的顶边212，以及位于所述弯曲外侧120的底边213，所述顶边212的长度小于所述底边213的长度。具体地，所述部件210可以是四边形板或者四边形框。此时所述部件210的底边213形成所述轴边211，所述顶边212形成所述顶边212。所述底边213的长度大于所述顶边212的长度，有利于使得所述变曲率缠绕型仿生臂100向开口侧230弯曲。所述部件210的底边213长度大方便于两个所述部件210的底边213转动连接，且所述转动轴线沿所述部件210的底边213设置，具有折合模块200制造便捷的特点。所述部件210还具有连接所述顶边212与所述底边213的侧边214，相邻两个所述折合模块200通过所述部件210的侧边 214转动连接，具有方便相邻两个所述折合模块200连接的特点。

本实施例所述的部件210不仅限于四边形设置，在其他实施例中，还可以是所述部件呈六边形设置；或者所述部件呈八边形设置；或者所述部件呈椭圆形设置；或者所述部件呈圆形设置等等。另外本实施例所述的部件210 不仅限于为四边形的平面件，也可以是立体件，例如所述部件包括四边形支撑板以及设置在所述四边形支撑板板面的金字塔结构。

进一步地，在本实施例中，如图1、图2所示，在所述变曲率缠绕型仿生臂100的首尾方向上，位于上游的所述部件210的顶边212到底边213的最小距离，等于位于下游的所述部件210的顶边212到底边213的距离。有利于使得所述折合模块200的尺寸在首尾方向上依次减小，从而减小所述变曲率缠绕型仿生臂100的重量，所述变曲率缠绕型仿生臂100的尾巴尺寸更重量小，有利于提升变曲率缠绕型仿生臂100尾部的灵活性。所述顶边212与所述底边213呈夹角α设置，所述部件210顶边212到底边213的距离，沿着所述变曲率缠绕型仿生臂100的首尾方向逐渐减小，使得所述变曲率缠绕型仿生臂100开口侧230的边缘线条更加流畅，能够使得变曲率缠绕型仿生臂100在卡持目标物时，所述变曲率机械臂与目标物接触的点位更多，有利于提升变曲率缠绕型仿生臂100对目标物卡持的牢固性和稳定性。当然，在其他实施例中，也可以是，在所述变曲率缠绕型仿生臂的首尾方向上，位于上游的所述部件的顶边到底边的最小距离，大于位于下游的所述部件的顶边到底边的距离，有利于使得臂尾部的重量小，以提升变曲率缠绕型仿生臂尾部的灵活性。

需要指出的是，对于仅对本方案的部件的形状，和/或部件210顶边212 到底边213的距离的变化进行适应性修改，至发生结构形状上的单纯变化，而不能带来功能性改变的方案，也落入本专利的保护范围。例如，在所述部件的顶边设置锯齿，或者在部件的顶边设置弧形凸块，或者在部件的表面设置凹槽，或者将部件定边到底边的距离设置为沿着变曲率缠绕型仿生臂的首尾方向依次增大等等方案，均落入本专利的保护范围。

另外需要说明的是，本实施例所述变曲率缠绕型仿生臂100的弯曲角度不做限制，例如，所述变曲率缠绕型仿生臂在收缩状态下，整体弯曲可以是 90度，也可以是200度，还可以是大于或者等于360度。当变曲率缠绕型仿生臂100整体的弯曲角度大于或者等于360度时，目标物在径向上不具有脱出所述变曲率缠绕型仿生臂的角度，具有对目标物的卡持固定效果好的特点。

进一步地，在本实施例中，如图11所示，所述变曲率缠绕型仿生臂100 具有第一工位，在第一工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率呈阿基米德螺旋线设置。

阿基米德螺线的极坐标公式为r＝a+bθ，其中a和b均为实数，当θ＝0时， a为起点到极坐标原点的距离。dr/dθ＝b，b为螺旋线每增加单位角度r随之对应增加的数值。改变参数a相当于旋转螺线，而参数b则控制相邻两条曲线之间的距离。

可以理解为，在第一工位下，存在一个阿基米德螺线f(r)₁，所述变曲率缠绕型仿生臂100上所有所述部件210的底边213的两个端点均位于所述f(r)₁上。更进一步地，在第一工位下，还存在另一个阿基米德螺线f(r)₂，所述变曲率缠绕型仿生臂100上所有所述部件210的顶边212的两个端点均位于所述 f(r)₂上。

当然，本实施例所述变曲率缠绕型仿生臂100不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂具有第一工位，在第一工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂的曲率呈斐波那契螺旋线设置。具体地，斐波那契螺旋线也称“黄金螺旋线”，是根据斐波那契数列画出来的螺旋曲线，其图形规律为：F0＝1，F1＝1......Fn＝F(n-1)+F(n-2)。更具体地，在第一工位下，存在一个斐波那契螺旋线，所述变曲率缠绕型仿生臂上所有所述部件的底边的两个端点均位于该斐波那契螺旋线上。更进一步地，在第一工位下，还存在另一个斐波那契螺旋线，所述变曲率缠绕型仿生臂上所有所述部件的顶边的两个端点均位于该另一斐波那契螺旋线。

本实施例所述变曲率缠绕型仿生臂100不仅限于上述技术方案，在其他实施例中，还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂具有第一工位，在第一工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂的曲率呈欧拉螺旋线设置。具体地，所述欧拉螺线为积分形式为x＝C(t)，y＝S(t)的曲线，其中x＝C(t)，y＝S(t)为Fresnel积分：

更具体地，在第一工位下，存在一个欧拉螺旋线，所述变曲率缠绕型仿生臂上所有所述部件的底边的两个端点均位于该欧拉螺旋线上。更进一步地，在第一工位下，还存在另一个欧拉螺旋线，所述变曲率缠绕型仿生臂上所有所述部件的顶边的两个端点均位于该另一欧拉螺旋线。

进一步地，在本实施例中，所述变曲率缠绕型仿生臂100具有第二工位，在第二工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂100的形状呈海马尾巴形状，可以通过卷曲调节重心或者捕捉目标物。当然，在其他实施例中，还可以是，所述变曲率缠绕型仿生臂具有第二工位，在第二工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂呈变色龙尾巴形状，或者象鼻子形状，或者象尾巴形状，或藤曼类末端螺旋线形状等等。

本发明还提出一种捕获设备，如图10所示，该捕获设备包括驱动件300 和变曲率缠绕型仿生臂100，该变曲率缠绕型仿生臂100的具体结构参照上述实施例，由于本捕获设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。其中，驱动件300连接所述折合模块200，所述驱动件300用于驱动所述折合模块200开合，以使得所述变曲率缠绕型仿生臂100曲率变化。

具体地，当所述驱动件300驱动所述折合模块200打开时，所述变曲率缠绕型仿生臂100收缩，所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率变大，以卡持目标物；当所述驱动件300驱动所述折合模块200闭合时，所述变曲率缠绕型仿生臂100伸展，所述变曲率缠绕型仿生臂100的曲率变小，能够实现松脱目标物。例如，所述捕获设备可以用于捕捉水中自主式水下潜器 (Autonomous Underwater Vehicle，简称AUV)，也可以用于抓靠电缆或电线杆，实现捕获设备在电缆或电线杆上停靠，还可以用于捕捉漂浮物等等。所述驱动件300可以是电机驱动件300，也可以是液压驱动件300，还可以是气动驱动件300等等，需要特别指出的是，所述驱动件300还可以是传动结构，使得工作人员能够通过所述驱动件300控制所述变曲率缠绕型仿生臂100运动。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，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 (9)

1.一种变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，包括：两个或两个以上折合模块(200)，所述折合模块(200)包括两个部件(210)，两个所述部件(210)转动连接，两个所述部件(210)沿开合轴线转动开合；

所有所述折合模块(200)依次连接，至少两个相邻所述折合模块(200)的所述开合轴线的夹角α小于180度；

所述折合模块(200)中的两个所述部件(210)分别为第一部件(215)和第二部件(216)；任意相邻的两个所述第一部件(215)转动连接，任意相邻的两个所述第二部件(216)转动连接，以使任意相邻的两个所述折合模块(200)中，其中一个所述折合模块(200)开合驱动另一所述折合模块(200)开合；

所述变曲率缠绕型仿生臂(100)具有弯曲内侧(110)和弯曲外侧(120)，沿所述变曲率缠绕型仿生臂(100)的首端(130)至尾端(140)方向，任意相邻两个所述折合模块(200)中，所述折合模块(200)的开口侧(230)位于所述弯曲内侧(110)，且下游的所述折合模块(200)偏向上游的所述折合模块(200)的开口侧(230)延伸。

2.如权利要求1所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，所述变曲率缠绕型仿生臂(100)沿首端(130)至尾端(140)方向上曲率逐渐增大；或者，

所述变曲率缠绕型仿生臂(100)沿首端(130)至尾端(140)方向上曲率逐渐减小；或者，

所述变曲率缠绕型仿生臂(100)沿首端(130)至尾端(140)方向上曲率不变。

3.如权利要求2所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，所述折合模块(200)中两个所述部件(210)的轴边(211)沿所述开合轴线转动连接，在所述变曲率缠绕型仿生臂(100)的首端(130)至尾端(140)方向上，所述部件(210)的轴边(211)的长度依次减小；或者，

所述部件(210)的轴边(211)的长度依次增大；或者，

所述部件(210)的轴边(211)的长度不变。

4.如权利要求3所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，在所述变曲率缠绕型仿生臂(100)的首端(130)至尾端(140)方向上，两个相邻所述折合模块(200)的开合轴线的夹角α依次减小；或者，

两个相邻所述折合模块(200)的开合轴线的夹角α依次增大；或者，

两个相邻所述折合模块(200)的开合轴线的夹角α不变。

5.如权利要求1至4任一项所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，除所述首端(130)的部件(210)和所述尾端(140)的部件(210)外，其余所述部件(210)呈四边形设置，所述部件(210)具有位于所述弯曲内侧(110)的顶边(212)，以及位于所述弯曲外侧(120)的底边(213)，所述顶边(212)的长度小于所述底边(213)的长度。

6.如权利要求5所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，在所述变曲率缠绕型仿生臂(100)的首尾方向上，位于上游的所述部件(210)的所述顶边(212)到所述底边(213)的最小距离，大于或等于位于下游的所述部件(210)的所述顶边(212)到所述底边(213)的距离。

7.如权利要求1所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，所述变曲率缠绕型仿生臂(100)具有第一工位，在第一工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂(100)的曲率呈阿基米德螺旋线、斐波那契螺旋线或欧拉螺旋线中的任意一种设置。

8.如权利要求1所述的变曲率缠绕型仿生臂，其特征在于，所述变曲率缠绕型仿生臂(100)具有第二工位，在第二工位下，所述变曲率缠绕型仿生臂(100)的形状呈海马尾巴形状、变色龙尾巴形状、象鼻子形状、象尾巴形状或藤曼类末端螺旋线形状中的任意一种设置。

9.一种捕获设备，其特征在于，包括：

如权利要求1至8任一项所述的变曲率缠绕型仿生臂(100)；以及，

驱动件(300)，连接所述折合模块(200)，所述驱动件(300)用于驱动所述折合模块(200)开合，以使得所述变曲率缠绕型仿生臂(100)曲率变化。

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