CN112936337A - 一种记忆合金驱动的连续机械臂 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种记忆合金驱动的连续机械臂，包括支撑盘、滑块、受压连杆、万向节和控制电路；多个支撑盘分离排列布置，相邻支撑盘之间均周向连接有多条竖向记忆合金弹簧；支撑盘上设有多条直滑槽，多条直滑槽分别沿支撑盘不同的径向方向延伸布置，多条直滑槽内均设有横向记忆合金弹簧，横向记忆合金弹簧连接有滑块；多块滑块分别活动安装于多条直滑槽内，多块滑块在支撑盘的两侧均活动连接受压连杆；多个万向节分别设于相邻支撑盘之间，相邻支撑盘相邻侧的受压连杆均与同一个万向节活动连接；控制电路用于加热控制竖向记忆合金弹簧和横向记忆合金弹簧形变；应用此方案后，将可解决连续机器人无法实现伸缩的问题。

Description

一种记忆合金驱动的连续机械臂

技术领域

本发明涉及机械臂的技术领域，特别涉及一种记忆合金驱动的连续机械臂。

背景技术

随着科技的高速发展，作业机器人承担越来越多的任务需求，从传统的搬运到现在的检测维修，这就对机器人提出更高的要求。传统的工业刚性机器人大多是采用离散的关节组成，已逐渐不适用于某些复杂的作业环境，这便诞生了新的机器人概念，即连续机器人。连续机器人在我国的研究起步较晚，其驱动方式大多采用绳索驱动或者气动驱动，这两种方式都存在着一定的不足，例如绳索驱动会造成驱动的耦合现象严重，其姿态的灵活度有限制；而气动驱动则对机构的密封性要求很高，且易造成机构的庞大。另外，现有的连续机器人大部分只关注于实现机械臂的弯曲和缠绕，对伸缩自由度的关注量相对较少，造成连续机器人的收纳空间占用过大的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种记忆合金驱动的连续机械臂，以解决现有连续机器人无法实现伸缩的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种记忆合金驱动的连续机械臂，包括支撑盘、滑块、受压连杆、万向节和控制电路；多个所述支撑盘分离排列布置，相邻所述支撑盘之间均连接有多条竖向记忆合金弹簧，多条所述竖向记忆合金弹簧沿所述支撑盘的周向分别布置，多条所述竖向记忆合金弹簧均与所述控制电路电性连接；所述支撑盘上设有多条直滑槽，多条所述直滑槽分别沿所述支撑盘不同的径向方向延伸布置，多条所述直滑槽内均设有横向记忆合金弹簧，所述横向记忆合金弹簧的一端与所述直滑槽的端面连接，所述横向记忆合金弹簧的另一端与所述滑块连接，所述横向记忆合金弹簧与所述控制电路电性连接；多块所述滑块分别活动安装于多条所述直滑槽内，多块所述滑块在所述支撑盘的两侧均活动连接受压连杆；多个所述万向节分别设于相邻所述支撑盘之间，相邻所述支撑盘相邻侧的所述受压连杆均与同一个所述万向节活动连接；所述控制电路用于加热控制所述竖向记忆合金弹簧和所述横向记忆合金弹簧形变。

在其中一个实施例中，所述直滑槽在邻近所述支撑盘周则的位置设有挡板，所述挡板设于所述滑块的移动路径上，所述挡板用于限制所述滑块从所述直滑槽内脱出。

在其中一个实施例中，所述连续机械臂还包括基座，所述基座上设有多个挡块，多个所述挡块呈周向间隔布置，多个所述挡块与一块所述支撑盘连接，多个所述挡块置于该所述支撑盘的多个所述滑块的移动路径上，所述挡块用于限制所述滑块从所述直滑槽内脱出。

在其中一个实施例中，所述基座上设有耳板，所述耳板上设有可自转的滚轮。

在其中一个实施例中，所述支撑盘上设有多个镂空区，多个所述镂空区呈周向分离布置。

在其中一个实施例中，所述支撑盘上设有多个螺纹孔，多个所述螺纹孔沿所述支撑盘的周向分离排列布置，多个所述螺纹孔均安装有双头螺栓，多个所述双头螺栓的两端均延伸至所述支撑盘的两侧，多个所述双头螺栓均连接有所述竖向记忆合金弹簧；所述支撑盘的两表面在所述螺纹孔周则均设有竖向导电片，所述竖向导电片与所述竖向记忆合金弹簧连接，且所述竖向导电片还与所述控制电路电性连接。

在其中一个实施例中，所述直滑槽的端面和所述滑块上均设有横向导电片，所述横向记忆合金弹簧的两端均连接有所述横向导电片，所述横向导电片还与所述控制电路电性连接。

在其中一个实施例中，所述支撑盘上设有穿线孔，所述穿线孔贯通所述支撑盘相对的两表面，每个所述支撑盘的多个横向导电片围绕布置于所述穿线孔的周则外，所述穿线孔用于供所述控制电路引线与所述横向导电片电性连接。

在其中一个实施例中，所述滑块包括连接块和两块夹持板，所述连接块连接于两块所述夹持板之间，所述连接块置于所述直滑槽中；两块所述夹持板分别设于所述支撑盘的两侧，且两块所述夹持板均延伸至所述直滑槽的周则外。

本发明的有益效果如下：

由于相邻所述支撑盘之间均连接有多条竖向记忆合金弹簧，多条所述竖向记忆合金弹簧沿所述支撑盘的周向分别布置，所以当对多条竖向记忆合金弹簧进行不同程度的加热后，多条竖向记忆合金弹簧的不同伸缩量将实现连续机械臂的弯曲；而所述横向记忆合金弹簧的一端与所述直滑槽的端面连接，所述横向记忆合金弹簧的另一端与所述滑块连接，相邻所述支撑盘相邻侧的所述受压连杆均与同一个所述万向节活动连接，所以当控制横向记忆合金伸缩时，则可实现连续机械臂的伸缩控制，从而切实解决了现有连续机器人无法实现伸缩的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式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方式，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获得其他的附图。

图1是本发明连续机械臂提供的结构示意图；

图2是图1的连续机械臂弯曲状态示意图；

图3是图1的局部放大结构示意图；

图4是图1的支撑盘结构示意图；

图5是图1的滑块结构示意图；

图6是图1的基座结构示意图；

图7是图1的万向节结构示意图；

图8是图1的铰接件结构示意图；

图9是图1的万向节与铰接件装配状态示意图。

附图标记如下：

10、支撑盘；11、直滑槽；12、挡板；13、镂空区；14、螺纹孔；15、双头螺栓；16、穿线孔；

20、滑块；21、连接块；22、夹持板；23、铰接孔；

30、受压连杆；

40、万向节；

50、竖向记忆合金弹簧；51、竖向导电片；

60、横向记忆合金弹簧；61、横向导电片；

70、基座；71、挡块；72、耳板；

80、铰接件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本发明提供了一种记忆合金驱动的连续机械臂，其实施例如图1至图3所示，包括支撑盘10、滑块20、受压连杆30、万向节40和控制电路(未示出)；多个支撑盘10分离排列布置，相邻支撑盘10之间均连接有多条竖向记忆合金弹簧50，多条竖向记忆合金弹簧50沿支撑盘10的周向分别布置，多条竖向记忆合金弹簧50均与控制电路电性连接；支撑盘10上设有多条直滑槽11，多条直滑槽11分别沿支撑盘10不同的径向方向延伸布置，多条直滑槽11内均设有横向记忆合金弹簧60，横向记忆合金弹簧60的一端与直滑槽11的端面连接，横向记忆合金弹簧60的另一端与滑块20连接，横向记忆合金弹簧60与控制电路电性连接；多块滑块20分别活动安装于多条直滑槽11内，多块滑块20在支撑盘10的两侧均活动连接受压连杆30；多个万向节40分别设于相邻支撑盘10之间，相邻支撑盘10相邻侧的受压连杆30均与同一个万向节40活动连接；控制电路用于加热控制竖向记忆合金弹簧50和横向记忆合金弹簧60形变。

在进行应用时，可利用控制电路对竖向记忆合金弹簧50和横向记忆合金弹簧60进行加热，以此实现连续机械臂的弯曲和伸缩控制；譬如利用控制电路对各条竖向记忆合金弹簧50通入不等量的电流后，各条竖向记忆合金弹簧50将会被加热至不同的温度，所以各条竖向记忆合金弹簧50产生的型变程度也将互不相同，从而实现了连续机械臂的弯曲控制；类似的，利用控制电路对各条横向记忆合金弹簧60通入加热后，各条横向记忆合金弹簧60将会带动各个滑块20进行直线移动，各条受压连杆30也因此实现转动，以此实现了连续机械臂的伸缩调控；而待竖向记忆合金弹簧50和横向记忆合金弹簧60恢复至常温后，两者也将会自动复原；所以在应用此方案后，则实现了连续机械臂的弯曲和伸缩控制，切实解决了现有连续机器人无法实现伸缩的问题。

如图3所示，直滑槽11在邻近支撑盘10周则的位置设有挡板12，挡板12设于滑块20的移动路径上，挡板12用于限制滑块20从直滑槽11内脱出。

在此实施例中，挡板12通过螺钉螺孔的配合实现与支撑盘10的安装，挡板12将安装于支撑盘10的两表面上，以横跨直滑槽11，所以当滑块20移动至与挡板12抵接后，滑块20将无法继续移动，从而防止了滑块20从直滑槽11内脱出。

如图1、图3和图6所示，连续机械臂还包括基座70，基座70上设有多个挡块71，多个挡块71呈周向间隔布置，多个挡块71与一块支撑盘10连接，多个挡块71置于该支撑盘10的多个滑块20的移动路径上，挡块71用于限制滑块20从直滑槽11内脱出。

在增设基座70后，则可利用基座70与其他机械设备实现安装，从而丰富了连续机械臂的应用方式，而且此时挡块71也安装于支撑盘10的表面，挡块71于支撑盘10之间通过螺钉连接固定，所以挡块71与挡板12实现了相同的功能，即在确保结构紧凑性的情况下，也能利用基座70防止滑块20从直滑槽11内脱出。

具体的，此实施例优选在基座70上设有耳板72，耳板72上设有可自转的滚轮(未示出)，所以利用滚轮与导轨的配合安装后，则可实现连续机械臂在导轨上的移动，从而提高了连续机械臂的应用灵活性。

如图4所示，支撑盘10上设有多个镂空区13，多个镂空区13呈周向分离布置。

在此实施例中，每个支撑盘10上均中心对称设置有三个镂空区13，镂空区13大致呈扇形，通过采用此结构后，则可减轻支撑盘10的重量，而且也便于利用镂空区13进行接线安装。

如图3和图4所示，支撑盘10上设有多个螺纹孔14，多个螺纹孔14沿支撑盘10的周向分离排列布置，多个螺纹孔14均安装有双头螺栓15，多个双头螺栓15的两端均延伸至支撑盘10的两侧，多个双头螺栓15均连接有竖向记忆合金弹簧50；支撑盘10的两表面在螺纹孔14周则均设有竖向导电片51，竖向导电片51与竖向记忆合金弹簧50连接，且竖向导电片51还与控制电路电性连接。

在采用此结构后，控制电路、竖向导电片51和竖向记忆合金弹簧50之间将会形成电性通路，所以将可实现控制电路对竖向记忆合金弹簧50的供电控制，确保了连续机械臂弯曲控制的稳定。

如图3和图4所示，直滑槽11的端面和滑块20上均设有横向导电片61，横向记忆合金弹簧60的两端均连接有横向导电片61，横向导电片61还与控制电路电性连接。

在采用此结构后，控制电路、横向导电片61和横向记忆合金弹簧60之间将会形成电性通路，所以将可实现控制电路对横向记忆合金弹簧60的供电控制，确保了连续机械臂伸缩控制的稳定。

如图4所示，支撑盘10上设有穿线孔16，穿线孔16贯通支撑盘10相对的两表面，每个支撑盘10的多个横向导电片61围绕布置于穿线孔16的周则外，穿线孔16用于供控制电路引线与横向导电片61电性连接。

在增设穿线孔16后，控制电路的引线将可经各个穿线孔16与各个横向导电片61实现电性连接，不但实现了引线的集中处理，而且提高连续机械臂的结构紧凑性，为连续机械臂稳定工作提供了重要帮助。

如图3和图5所示，滑块20包括连接块21和两块夹持板22，连接块21连接于两块夹持板22之间，连接块21置于直滑槽11中；两块夹持板22分别设于支撑盘10的两侧，且两块夹持板22均延伸至直滑槽11的周则外。

此时滑块20的外形大致呈工字形，在采用此形式设置滑块20后，将可使得滑块20能够稳定加持支撑盘10，从而提高了滑块20的移动流畅性，也避免了滑块20从直滑槽11内脱离。

其中，两块夹持板22上均设有铰接孔23，铰接孔23用于与受压连杆30铰接，以此实现了受压连杆30与滑块20的活动连接；类似的，万向节40的结构如图1、以及图7至图9所示，万向节40的两端分别连接有铰接件80，铰接件80具有三个用于与受压连接30铰接的孔位，从而实现了受压连杆30与万向节40的活动连接。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种记忆合金驱动的连续机械臂，其特征在于，

包括支撑盘、滑块、受压连杆、万向节和控制电路；

多个所述支撑盘分离排列布置，相邻所述支撑盘之间均连接有多条竖向记忆合金弹簧，多条所述竖向记忆合金弹簧沿所述支撑盘的周向分别布置，多条所述竖向记忆合金弹簧均与所述控制电路电性连接；所述支撑盘上设有多条直滑槽，多条所述直滑槽分别沿所述支撑盘不同的径向方向延伸布置，多条所述直滑槽内均设有横向记忆合金弹簧，所述横向记忆合金弹簧的一端与所述直滑槽的端面连接，所述横向记忆合金弹簧的另一端与所述滑块连接，所述横向记忆合金弹簧与所述控制电路电性连接；

多块所述滑块分别活动安装于多条所述直滑槽内，多块所述滑块在所述支撑盘的两侧均活动连接受压连杆；

多个所述万向节分别设于相邻所述支撑盘之间，相邻所述支撑盘相邻侧的所述受压连杆均与同一个所述万向节活动连接；

所述控制电路用于加热控制所述竖向记忆合金弹簧和所述横向记忆合金弹簧形变。

2.根据权利要求1所述的连续机械臂，其特征在于，所述直滑槽在邻近所述支撑盘周则的位置设有挡板，所述挡板设于所述滑块的移动路径上，所述挡板用于限制所述滑块从所述直滑槽内脱出。

3.根据权利要求2所述的连续机械臂，其特征在于，所述连续机械臂还包括基座，所述基座上设有多个挡块，多个所述挡块呈周向间隔布置，多个所述挡块与一块所述支撑盘连接，多个所述挡块置于该所述支撑盘的多个所述滑块的移动路径上，所述挡块用于限制所述滑块从所述直滑槽内脱出。

4.根据权利要求3所述的连续机械臂，其特征在于，所述基座上设有耳板，所述耳板上设有可自转的滚轮。

5.根据权利要求1所述的连续机械臂，其特征在于，所述支撑盘上设有多个镂空区，多个所述镂空区呈周向分离布置。

6.根据权利要求1所述的连续机械臂，其特征在于，

所述支撑盘上设有多个螺纹孔，多个所述螺纹孔沿所述支撑盘的周向分离排列布置，多个所述螺纹孔均安装有双头螺栓，多个所述双头螺栓的两端均延伸至所述支撑盘的两侧，多个所述双头螺栓均连接有所述竖向记忆合金弹簧；

所述支撑盘的两表面在所述螺纹孔周则均设有竖向导电片，所述竖向导电片与所述竖向记忆合金弹簧连接，且所述竖向导电片还与所述控制电路电性连接。

7.根据权利要求1所述的连续机械臂，其特征在于，所述直滑槽的端面和所述滑块上均设有横向导电片，所述横向记忆合金弹簧的两端均连接有所述横向导电片，所述横向导电片还与所述控制电路电性连接。

8.根据权利要求7所述的连续机械臂，其特征在于，所述支撑盘上设有穿线孔，所述穿线孔贯通所述支撑盘相对的两表面，每个所述支撑盘的多个横向导电片围绕布置于所述穿线孔的周则外，所述穿线孔用于供所述控制电路引线与所述横向导电片电性连接。

9.根据权利要求1所述的连续机械臂，其特征在于，所述滑块包括连接块和两块夹持板，所述连接块连接于两块所述夹持板之间，所述连接块置于所述直滑槽中；两块所述夹持板分别设于所述支撑盘的两侧，且两块所述夹持板均延伸至所述直滑槽的周则外。

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