CN113183127A - 一种软体机器人抗扭骨架及软体机器人 - Google Patents

一种软体机器人抗扭骨架及软体机器人 Download PDF

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CN113183127A CN202110420055.8A CN202110420055A CN113183127A CN 113183127 A CN113183127 A CN 113183127A CN 202110420055 A CN202110420055 A CN 202110420055A CN 113183127 A CN113183127 A CN 113183127A
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吴昌渠
王文彪
鲍官军
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Abstract

本发明提供一种软体机器人抗扭骨架及软体机器人，其中包括一种软体机器人抗扭骨架，包括由抗扭模块彼此连接形成抗扭骨架；抗扭模块包括内齿轮轴、外齿轮筒；内齿轮轴上设有若干凸齿；外齿轮筒内部中空，内壁上设有若干与凸齿相适配的齿槽；内齿轮轴与外齿轮筒通过凸齿与齿槽活动连接；凸齿与齿槽间能做相对转动运动。通过凸齿与齿槽的啮合防止抗扭骨架做沿轴线弯曲运动；且由于凸齿能相对齿槽转动，故抗扭骨架可在低阻力的情况下做非轴线的弯曲运动。本发明还包括一种软体机器人，软体机器人内嵌有抗扭骨架；内嵌抗扭骨架的软体机器人沿着骨架轴线扭转上表现出看抗扭转性，同时可做低阻力的偏离轴线弯曲。

Description

一种软体机器人抗扭骨架及软体机器人
技术领域
本发明属于机器人领域，特别涉及一种软体机器人抗扭骨架及软体机器人。
背景技术
软体机器人以其优异的适应能力，在医疗康复、助老助残、外骨骼、连续操作、复杂环境监测探测、空间在轨操作等众多领域具有广泛的前景。
由于软体机器人本身柔软性的特性，软体机器人在运动的过程中很容易受到外界的干扰导致机器人的翻转扭曲，故需在软体机器人内部设立骨架。
现有的设于软体机器人内部的骨架如公开号为CN111843991A的中国专利公开的一种软体机械臂内部刚性结构及气动机械臂式软体机器人，包括套筒，设于套筒内部的转向骨架和套筒盖体，所述转向骨架包括转轴，所述转轴伸入套筒内的一端垂直设有若干个滑动件；所述套筒的中上部开设有若干个滑动槽体，所述转向骨架通过滑动件与滑动槽体的滑动配合实现伸缩运动。
又如公开号为CN1117456431A的中国专利公开的一种变刚度软体骨架结构及软体臂形机器人，包括若干个可伸缩单元，相邻两个可伸缩单元分别同轴地连接在一个万向节连接器上；所述可伸缩单元与万向节连接处的空腔内填充有颗粒阻塞物，所述可伸缩单元构成的骨架结构外表面套设有真空密封袋。
上述两份专利申请均通过软体内设骨架的方式，解决了软体机器人强度不够的问题，但是上述两份专利申请均无法解决软体机器人在工作时出现的沿轴线扭转的问题。
发明内容
为解决现有的内设骨架的软体机器人无法克服软体机器人沿轴线扭转的问题，本发明提供一种软体机器人抗扭骨架，能够防止软体机器人沿轴线扭转，并能在阻力较小的情况下做非轴线弯曲运动。
一种软体机器人抗扭骨架，包括抗扭模块，所述抗扭模块彼此连接形成抗扭骨架；
所述抗扭模块包括内齿轮轴、外齿轮筒；
所述内齿轮轴上设有若干凸齿；所述外齿轮筒内部中空，内壁上设有若干与凸齿相适配的齿槽；所述齿槽设有一用于安装的开口端；
所述内齿轮轴与外齿轮筒通过凸齿与齿槽活动连接；所述凸齿与齿槽间能做相对转动运动。
本发明提供的软体机器人抗扭骨架，根据所需骨架的长度将若干抗扭模块彼此连接；其中抗扭模块的内齿轮轴与相邻的一个抗扭模块的外齿轮筒活动连接；凸齿与齿槽始终保持啮合，故内齿轮轴相对于外齿轮筒无法做沿轴线的弯曲运动，即内设此种抗扭骨架的软体机器人不会出现沿轴线扭转的问题。
此外，由于内齿轮轴的凸齿侧面具有弧度或角度，而外齿轮筒的齿槽的槽壁为平面，故而凸齿可在槽壁上滚动或转动，即内齿轮轴可相对外齿轮轴做非轴线的弯曲，且运动阻力小。
优选的，包括连接盘，所述连接盘包括与外齿轮筒连接的筒结合部、与内齿轮轴连接的轴结合部；
所述外齿轮筒端部设有与筒结合部相适配的第一结合部；所述筒结合部与第一结合部可拆卸连接；
所述内齿轮轴上设有第二结合部；所述轴结合部与第二结合部可拆卸连接。
连接盘与外齿轮筒的端部连接，将整个抗扭模块封装成一个整体的结构，同时可防止内齿轮轴滑出外齿轮筒。
优选的，所述内齿轮轴包括齿盘、连接轴；所述齿盘与连接轴连接；所述连接轴远离齿盘的一端为第二结合部。
由于齿盘的直径大于连接轴的直径，即连接轴的直径小于外齿轮筒内部中空的直径，因此当凸齿相对于齿槽发生转动时，在一定的角度内，连接轴不会对该运动产生干涉。
优选的，所述齿盘厚度小于外齿轮筒高度；所述齿盘与外齿轮筒之间能做相对滑动运动。
齿盘厚度小于外齿轮的高度是的凸齿相对于齿槽做非轴线转动时遇到的阻力小，转动更容易。
优选的，所述轴结合部为通孔。
通孔与轴结合部配合对内齿轮轴的位置进行固定，具体运动时，外齿轮筒相对于内齿轮轴运动。
本发明还提供一种软体机器人，包括软体臂，所述软体臂内嵌有如上任一项所述的软体机器人抗扭骨架。
本发明提供的软体机器人，通过内嵌上述抗扭骨架的结构，不仅解决了现有的软体机器人刚度不足的问题，同时使得该软体机器人不会发生沿轴线的弯曲，且在该软体机器人能在阻力较小的情况下做非轴线的弯曲运动。
优选的，所述软体臂包括若干环绕抗扭骨架的伸缩肌肉。
抗扭骨架及环绕抗扭骨架的伸缩肌肉共同组成了软体臂，使得软体臂不仅具有抗扭矩的功能，同时具有良好的伸缩功能；且伸缩肌肉能相对隔绝抗扭骨架和外部环境，进而延长抗扭骨架的使用寿命。
优选的，所述伸缩肌肉两端设有接盘；所述伸缩肌肉通过接盘与抗扭模块连接。
伸缩肌肉两端的接盘不仅能连接抗扭模块，同时也是伸缩肌肉的密封、固定结构。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)、通过内齿轮轴与外齿轮筒的啮合，防止软体机器人做沿轴线的弯曲运动。
(2)、由于内齿轮轴上的凸齿具有一定的弧度或角度，而外齿轮筒的齿槽的槽壁为平面，故而凸齿可在槽壁上滚动或转动，因此软体机器人能在阻力较小的情况下做非轴线弯曲运动。
附图说明
图1为抗扭骨架整体结构示意图；
图2为抗扭模块结构示意图；
图3为抗扭模块爆炸图；
图4为内齿轮轴结构示意图；
图5为外齿轮筒结构示意图；
图6为连接盘结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述。
如图1-3所示，本实施例的软体机器人抗扭骨架，抗扭骨架500由6个抗扭模块400彼此连接而成；抗扭模块400的内齿轮轴100与连接盘300可拆卸连接，连接盘300与外齿轮筒200可拆卸连接，内齿轮轴100的齿盘110与相邻的抗扭模块400的外齿轮筒200啮合。
具体运动时，外齿轮筒200沿着内齿轮轴100的轴线做上下滑动，以实现抗扭骨架500的伸缩运动。
如图2-4所示，内齿轮轴100由齿盘110与连接轴120组成，齿盘110上设有若干凸齿111；连接轴120上设有与连接盘300连接的第二结合部121；所述外齿轮筒200内部中空，内壁上设有若干与凸齿111相适配的齿槽210。
所述内齿轮轴100与外齿轮筒200通过凸齿111与齿槽210活动连接；凸齿111的侧面具有一定的弧度或角度，因此，当凸齿111的侧面与齿槽210的槽壁接触时，凸齿111可在槽壁上滚动或转动，即凸齿111与齿槽210之间可发生相对转动，保证了内齿轮轴100与外齿轮筒200在不同轴的情况下也能相对滑动。
齿槽210设有一用于安装的开口端，具体安装时，先让连接轴120从齿槽210的开口端进入外齿轮筒200，而后齿盘110上的凸齿111与齿槽210啮合。
同时齿盘110厚度小于外齿轮筒200高度，故当凸齿111与齿槽210之间发生相对转动时，转动阻力较小，即抗扭骨架500能在低阻力的情况下做非轴线弯曲运动，直至连接轴120与外齿轮筒200产生干涉。
如图6所示，所述连接盘300包括与外齿轮筒200连接的筒结合部320、与内齿轮轴100连接的轴结合部310；所述外齿轮筒200端部设有与筒结合部320相适配的第一结合部220，所述筒结合部320与第一结合部220可拆卸连接；所述内齿轮轴100上设有与轴结合部310相适配的第二结合部121；所述轴结合部310与第二结合部121可拆卸连接。
具体的，连接盘300为四角倒圆的矩形结构，连接盘300四个侧平面与外齿轮筒200构成筒结合部320，所述筒结合部320与外齿轮筒200上由四个凸起组成的第一结合部220卡接。
连接盘300的轴结合部310为方形的通孔，其与第二结合部121通过过盈配合将连接轴120的位置进行固定；同时该通孔尺寸小于齿盘110的尺寸，即齿盘110无法穿过该通孔；由于连接盘300与外齿轮筒200端部卡接，故连接盘300还起到了防止内齿轮轴100滑出外齿轮筒200的作用。
本实施例提供一种软体机器人，包括软体臂，所述软体臂内嵌有如上任一项所述的软体机器人抗扭骨架；所述软体臂包括若干环绕抗扭骨架500的伸缩肌肉；所述伸缩肌肉两端设有接盘；所述伸缩肌肉通过接盘与抗扭模块400连接。
抗扭模块400与外部的伸缩肌肉通过接盘连接，若干的伸缩肌肉的运动通过接盘传递。所述接盘的结构及工作原理均为现有技术，故在此不再赘述。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种软体机器人抗扭骨架，包括抗扭模块，所述抗扭模块彼此连接形成抗扭骨架；其特征在于：
所述抗扭模块包括内齿轮轴、外齿轮筒；
所述内齿轮轴上设有若干凸齿；所述外齿轮筒内壁上设有与凸齿相适配的若干齿槽；所述齿槽设有一用于安装的开口端；
所述内齿轮轴与外齿轮筒通过凸齿与齿槽活动连接；所述凸齿与齿槽间能做相对转动运动。
2.根据权利要求1所述的软体机器人抗扭骨架，其特征在于：包括连接盘；所述连接盘包括与外齿轮筒连接的筒结合部、与内齿轮轴连接的轴结合部；
所述外齿轮筒端部设有与筒结合部相适配的第一结合部；所述筒结合部与第一结合部可拆卸连接；
所述内齿轮轴上设有与轴结合部相适配的第二结合部；所述轴结合部与第二结合部可拆卸连接。
3.根据权利要求2所述的软体机器人抗扭骨架，其特征在于：所述内齿轮轴包括齿盘、连接轴；所述齿盘与连接轴连接；所述连接轴远离齿盘的一端为第二结合部。
4.根据权利要求3所述的软体机器人抗扭骨架，其特征在于：所述齿盘厚度小于外齿轮筒高度；所述齿盘与外齿轮筒之间能做相对滑动运动。
5.根据权利要求3所述的软体机器人抗扭骨架，其特征在于：所述轴结合部为通孔。
6.一种软体机器人，包括软体臂，其特征在于，所述软体臂内嵌有如权利要求1-5任一项所述的软体机器人抗扭骨架。
7.根据权利要求6所述的软体机器人，其特征在于：所述软体臂包括若干环绕抗扭骨架的伸缩肌肉。
8.根据权利要求7所述的软体机器人，其特征在于：所述伸缩肌肉两端设有接盘；所述伸缩肌肉通过接盘与抗扭模块连接。
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