CN114102567B - 一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，涉及仿生机械技术领域。该仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，包括底部基座，所述底部基座上表面位置固定连接有固定框架，所述固定框架任意一侧中部位置固定连接有调节盘，调节盘远离固定框架中心一侧中心位置固定连接有支撑弹簧，且调节圆盘靠近支撑弹簧一侧位置设置有若干均匀分布的转向控制圆板，若干所述转向控制圆板表面中心位置与支撑弹簧贯穿固定连接，若干所述转向控制圆板靠近固定框架一侧位置均匀固定连接有四根均匀分布的调节拉线。本发明可以模仿象鼻实现灵活运动与精确控制，在利用柔性结构保证安全性的同时使机械臂具备多种功能，能够对固体、液体和气体进行空间位置的搬运移动。
Description
技术领域
本发明涉及仿生机械技术领域，具体为一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂。
背景技术
现代社会中，机械臂的应用十分广泛，能够为人类的生产乃至生活带来便利。随着科技的发展进步，各式各样的机械臂应运而生，其中还包括很多种仿生机械臂。相较于传统机械臂，仿生机械臂在结构上模仿借鉴自然界的各种生物，借助大自然的智慧巧妙地实现一些所需功能。
目前关于象鼻仿生机械臂的研究已经比较丰富，有专利CN 111085989 A 提到的一种具有多自由度的变刚度仿生象鼻软体手臂，专利CN 112692822 A 中提到的可实现缠绕运动的线驱动软体机械臂和专利CN 111168657 B中提到的一种线驱动连续体柔性机器人，其成本价格和控制难度也都比较高。为了降低成本和简化控制，专利CN 107717976 B中提出了绳传动象鼻仿生机械臂，专利CN 109551469 B中提出了基于多电机耦合线驱动的机械臂，专利CN 109107170 B中提出了一种仿生象鼻机构及应用其的游乐设备，专利CN209335624 U中提出了仿生机械臂及机器人，专利CN 108237524 B中提出了一种线驱动连续型机器人，专利CN 206840081 U提出了一种线驱动柔性机器人，它们基本上都是采用内置于机械臂中央的传动机构、电机或气缸带动整个机械臂的运动，但其运动系统的重量相对较大，运动起来略显笨重。又如专利 CN 102990645 A中公开的一种仿生象鼻机器人，专利CN 111702745 B中公开的一种仿生象鼻机械臂和专利CN 208262840 U中公开的一种面向狭小限制空间作业的仿生柔性机械臂都是利用互成120°的三点支撑的关节相叠加的结构来实现运动控制功能，只不过其关节支撑运动部位的驱动形式不同，有液压缸、气缸与电机等多种不同的驱动形式，但是，这些形式所采用的零部件都是硬质材料，缺乏象鼻的柔软和弹性，当机械臂碰到人员时就可能造成较大的伤害。为了解决这一问题，专利CN108555583 B提出的一种仿生象鼻软体机械臂通过控制气泵对伸缩和弯曲部分进行充放气来控制机械臂运动，专利CN 203804991 U提出的弹簧线控柔性象鼻机械臂通过串连关节的驱动弹簧进行运动控制，专利CN 205734911 U提出的一种仿生象鼻机器人通过柔性的多瓣片气囊来控制机械臂运动，专利CN 108393924 A提出的一种线驱动可伸缩弯曲全柔性机械臂结构，这些专利提出的技术产品基本上都满足柔性的要求，但是功能相对还是比较单一，无法满足一些实际应用场景的多样化需求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，解决了成本，重量柔性和功能单一的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，包括底部基座，所述底部基座上表面位置固定连接有固定框架，所述固定框架任意一侧中部位置固定连接有调节盘，调节盘远离固定框架中心一侧中心位置固定连接有支撑弹簧，通过支撑弹簧使得柔性爪具有一定的弹性，保证良好的柔性，且调节圆盘靠近支撑弹簧一侧位置设置有若干均匀分布的转向控制圆板，若干所述转向控制圆板表面中心位置与支撑弹簧贯穿固定连接，若干所述转向控制圆板靠近固定框架一侧位置均匀固定连接有四根均匀分布的调节拉线，四根所述调节拉线远离对应位置的转向控制圆板与调节盘侧面贯穿滑动连接延伸至固定框架内，若干所述转向控制圆板侧壁位置均匀贯穿固定连接有若干均匀分布的弹性流体管，所述底部基座上表面位置固定连接有控制单元。
优选的，所述底部基座上表面和固定框架任意一侧内壁位置固定连接有带轮驱动电机，两个所述带轮驱动电机驱动端固定连接有同轴带轮组。
优选的，所述同轴带轮组对应位置的辅助带轮组之间设置有同步带。
优选的，若干所述转向控制圆板位置的四根调节拉线中位于同一水面的两个调节拉线与对应位置的同步带外壁固定连接，通过同步带可以调节调节拉线的的作用长度，从而实现柔性夹爪角度的调节。
优选的，若干所述弹性流体管与固定框架远离转向控制圆板一侧呈贯穿设置，所述弹性流体管远离转向控制圆板一侧设置有增压泵，通过增压泵可以实现液体和气体的抽取和喷射。
优选的，所述底部基座远离转向控制圆板一侧位置设置有带滑轨及控制电机的移动式支架，所述带滑轨及控制电机的移动式支架与底部基座呈相对滑动连接。
优选的，若干所述转向控制圆板远离固定框架一侧的转向控制圆板远离固定框架一侧中心位置固定连接有柔性爪控制电机，所述柔性爪控制电机驱动端位置设置有柔性爪。
优选的，若干所述转向控制圆板远离固定框架一侧的转向控制圆板远离固定框架一侧四周位置贯穿开设有流体管口，所述流体管口与对应位置的弹性流体管呈贯穿固定连接。
优选的，所述多功能机械臂的具体使用方法如下，启动带滑轨及控制电机的移动式支架位置的驱动电机，使得底部基座实现移动，实现柔性爪(1)的前后移动，启动底部基座上表面带轮驱动电机即可实现柔性爪的左右摆动，启动固定框架位置的带轮驱动电机，即可实现柔性爪的上下移动，实现柔性爪的万向调节，再通过柔性爪控制电机即可实现柔性爪夹放货物，通过弹性流体管位置的增压泵可以实现流体的抽取或喷出。
(三)有益效果
本发明提供了一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂。具备以下有益效果：
1、本发明通过设置支撑弹簧和调节拉绳，可以有效的控制柔性爪实现万向调节，使得柔性爪夹取范围控制精准，且本发明结构较为简单，设备成本低，重量轻；
2、本发明通过设置柔性夹爪和弹性流体管，通过柔性夹爪可以有效的夹取固体货物，通过弹性流体管可以实现液体和气体传送，使得本发明的具有多功能性。
附图说明
图1为本发明一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂的结构示意图。
其中，1、柔性爪；2、柔性爪控制电机；3、流体管口；4、转向控制圆板；5、调节拉线；6、支撑弹簧；7、弹性流体管；8、控制单元；9、带轮驱动电机；10、同步带；11、同轴带轮组；12、带滑轨及控制电机的移动式支架；13、固定框架；14、底部基座。
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做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。
实施例一：
如图1示，本发明实施例提供一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，包括底部基座14，底部基座14上表面位置固定连接有固定框架13，固定框架 13任意一侧中部位置固定连接有调节盘，调节盘远离固定框架13中心一侧中心位置固定连接有支撑弹簧6，且调节圆盘靠近支撑弹簧6一侧位置设置有若干均匀分布的转向控制圆板4。
若干转向控制圆板4远离固定框架13一侧的转向控制圆板4远离固定框架13一侧四周位置贯穿开设有流体管口3，流体管口3与对应位置的弹性流体管7呈贯穿固定连接，若干转向控制圆板4位置的四根调节拉线5中位于同一水面的两个调节拉线5与对应位置的同步带10外壁固定连接。
若干转向控制圆板4表面中心位置与支撑弹簧6贯穿固定连接，若干转向控制圆板4靠近固定框架13一侧位置均匀固定连接有四根均匀分布的调节拉线5，四根调节拉线5远离对应位置的转向控制圆板4与调节盘侧面贯穿滑动连接延伸至固定框架13内，若干转向控制圆板4侧壁位置均匀贯穿固定连接有若干均匀分布的弹性流体管7。
若干弹性流体管7与固定框架13远离转向控制圆板4一侧呈贯穿设置，弹性流体管7远离转向控制圆板4一侧设置有增压泵，底部基座14上表面位置固定连接有控制单元8，若干转向控制圆板4远离固定框架13一侧的转向控制圆板4远离固定框架13一侧中心位置固定连接有柔性爪控制电机2，柔性爪控制电机2驱动端位置设置有柔性爪1。
底部基座14上表面和固定框架13任意一侧内壁位置固定连接有带轮驱动电机9，两个带轮驱动电机9驱动端固定连接有同轴带轮组11，同轴带轮组11对应位置的辅助带轮组之间设置有同步带10，底部基座14远离转向控制圆板4一侧位置设置有带滑轨及控制电机的移动式支架12，带滑轨及控制电机的移动式支架12与底部基座14呈相对滑动连接。
多功能机械臂的具体使用方法如下，启动带滑轨及控制电机的移动式支架12位置的驱动电机，使得底部基座14实现移动，实现柔性爪1的前后移动，启动底部基座14上表面带轮驱动电机9即可实现柔性爪1的左右摆动，启动固定框架13位置的带轮驱动电机9，即可实现柔性爪1的上下移动，实现柔性爪1的万向调节，再通过柔性爪控制电机2即可实现柔性爪1夹放货物，通过弹性流体管7位置的增压泵可以实现流体的抽取或喷出。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，包括底部基座(14)，其特征在于：所述底部基座(14)上表面位置固定连接有固定框架(13)，所述固定框架(13)任意一侧中部位置固定连接有调节盘，调节盘远离固定框架(13)中心一侧中心位置固定连接有支撑弹簧(6)，且调节盘靠近支撑弹簧(6)一侧位置设置有若干均匀分布的转向控制圆板(4)，若干所述转向控制圆板(4)表面中心位置与支撑弹簧(6)贯穿固定连接，若干所述转向控制圆板(4)靠近固定框架(13)一侧位置均匀固定连接有四根均匀分布的调节拉线(5)，四根所述调节拉线(5)远离对应位置的转向控制圆板(4)与调节盘侧面贯穿滑动连接延伸至固定框架(13)内，若干所述转向控制圆板(4)侧壁位置均匀贯穿固定连接有若干均匀分布的弹性流体管(7)，所述底部基座(14)上表面位置固定连接有控制单元(8)。
2.根据权利要求1所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：所述底部基座(14)上表面和固定框架(13)任意一侧内壁位置固定连接有带轮驱动电机(9)，两个所述带轮驱动电机(9)驱动端固定连接有同轴带轮组(11)。
3.根据权利要求2所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：所述同轴带轮组(11)对应位置的辅助带轮组之间设置有同步带(10)。
4.根据权利要求1所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：若干所述转向控制圆板(4)位置的四根调节拉线(5)中位于同一平面的两个调节拉线(5)与对应位置的同步带(10)外壁固定连接。
5.根据权利要求1所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：若干所述弹性流体管(7)与固定框架(13)远离转向控制圆板(4)一侧呈贯穿设置，所述弹性流体管(7)远离转向控制圆板(4)一侧设置有增压泵。
6.根据权利要求2所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：所述底部基座(14)远离转向控制圆板(4)一侧位置设置有带滑轨及控制电机的移动式支架(12)，所述带滑轨及控制电机的移动式支架(12)与底部基座(14)呈相对滑动连接。
7.根据权利要求6所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：距离所述固定框架(13)最远的所述转向控制圆板(4)上设置有柔性爪控制电机(2)，且所述柔性爪控制电机(2)固定连接于该转向控制圆板(4)远离所述固定框架(13)一侧中心位置，所述柔性爪控制电机(2)驱动端位置设置有柔性爪(1)。
8.根据权利要求1所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：若干所述转向控制圆板(4)远离固定框架(13)一侧四周位置贯穿开设有流体管口(3)，所述流体管口(3)与对应位置的弹性流体管(7)呈贯穿固定连接。
9.根据权利要求7所述的一种仿象鼻线驱动柔性多功能机械臂，其特征在于：所述多功能机械臂的具体使用方法如下，启动带滑轨及控制电机的移动式支架(12)位置的驱动电机，使得底部基座(14)实现移动，实现柔性爪(1)的前后移动，启动底部基座(14)上表面带轮驱动电机(9)即可实现柔性爪(1)的左右摆动，启动固定框架(13)位置的带轮驱动电机(9)，即可实现柔性爪(1)的上下移动，实现柔性爪(1)的万向调节，再通过柔性爪控制电机(2)即可实现柔性爪(1)夹放货物，通过弹性流体管(7)位置的增压泵可以实现流体的抽取或喷出。
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