CN114800454A - 一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人 - Google Patents

Abstract

一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，包括作为主体结构的柔顺骨架和驱动系统。柔顺骨架由多个柔顺Stewart并联机构为基本组成单元串联而成，具有6个自由度，实现连续体机器人的各种动作和姿态。驱动系统用于驱动柔顺骨架发生特定形变，按照驱动系统作用段将整个连续体机器人分成若干段，每一段称为一个柔顺机构组，每个柔顺机构组包括若干个串联在一起的柔顺Stewart并联机构，每个柔顺机构组配置一套驱动系统。本发明连续体机器人灵活度更高；结构简单，柔顺骨架可以通过3D打印整体加工，便于一体化小型化；扭转外力最终被绳索拉力抵消，抗扭转性能强；柔顺支腿固连位置及薄片厚度和细长杆横截面积可以调节，有利于实现产品的标准化，系列化。

Description

一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人

技术领域

本发明属于柔顺机器人技术领域，涉及一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人。

背景技术

连续体机器人是借鉴自然界中具有柔顺灵巧特性的动物结构或运动原理进行设计与应用的一类新型仿生机器人，其结构与自然界中鱼、蛇等有脊椎动物结构或章鱼、蚯蚓、象鼻等无脊椎柔顺结构相似，自身结构可以在任意部位实现连续性变形，能够依靠连续性柔顺变形实现机器人的运动和对不规则物体的抓取，具有很好运动灵活性和避障能力，能够很好地适应常规机器人无法进入的非结构化狭小空间环境，可应用于灾后救援、微创手术、特殊设备检测等。

目前主流的连续体机器人构型主要有两种，一种是将一系列刚性零件通过虎克铰连接形成中间支撑脊柱，再在外围安装弹簧或穿过绳索和波纹管等驱动构件，这种构型零部件数量众多，装配复杂，难以小型化；另一种是将中间支撑脊柱替换成一长柔顺杆件，虽然相较于前一种零部件数量更少，但抗扭转性能很差。此外以上两种均采用虎克铰作为中间构件，而虎克铰只有两个转动自由度，导致机器人灵活度低。

柔顺机构由于没有刚性关节或刚性铰链，与传统刚性机构相比，柔顺机构具有如下优点：免于装配，可以整体化设计和加工，故便于微型化制造；无回程误差，无间隙和磨损，因此可以实现高精度运动；无摩擦，无噪声，寿命高；运动刚度可调，可用于能量存贮和转化。基于以上优点，柔顺机构是实现连续体机器人一体化，小型化的潜在解决方案。同时通过合理设计，能够在兼顾一体化的同时保持良好的抗扭转性能。

Stewart并联机构是一种6自由度并联机器人，有着灵活度高、结构紧凑、刚度大的优点，被广泛运用于高精度定位、运动模拟平台等。而柔顺Stewart并联机构可以结合柔顺机构和Stewart并联机构的优点，从而为提出新构型的连续体机器人提供参考。

发明内容

本申请公布一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，能够克服现有机器人构型的主要缺点。

为了实现上述发明，本采用的技术方案如下：

一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，所述的连续体机器人包括作为主体结构的柔顺骨架1和驱动系统。所述的柔顺骨架1由多个柔顺Stewart并联机构为基本组成单元串联而成，提供整个连续体机器人的轮廓和支撑，实现连续体机器人的各种动作和姿态。所述的驱动系统用于驱动柔顺骨架1发生特定形变，按照驱动系统作用段将整个连续体机器人分成若干段，每一段称为一个柔顺机构组，即每个柔顺机构组包括若干个串联在一起的柔顺Stewart并联机构，且每个柔顺机构组各配置一套驱动系统。

柔顺骨架介绍如下：

所述的每个柔顺Stewart并联机构由两端的连接盘和夹在两连接盘之间的6个柔顺支腿9组成。

所述的连接盘为圆形或多边形的刚性板状构件，每一个柔顺Stewart并联机构包括上连接盘10、下连接盘8，两连接盘形状及结构完全一致，只是位置不同。上下连接盘的柔顺支腿固连位置附近设置用于穿过绳索3的平台过绳孔11，上下连接盘的几何中心处设置骨架过绳孔103。

所述的每个柔顺支腿9的结构都相同，其两端各布置1个柔顺球铰，通过柔顺球铰与上下连接盘连接，两个柔顺球铰之间布置有多个柔顺滑移铰，受力能够发生变形。所述的柔顺球铰为多边形截面或圆形截面的细短杆901，其具有一定柔性，可以向任意方向弯曲从而具有球铰的自由度，每个柔顺支腿9两端的细短杆901结构完全一致且轴线重合。

所述的每个柔顺滑移铰为柔顺平行四边形结构，包括两个互相平行的刚性构件(多边形截面或圆形截面的柱状构件)和布置于刚性构件之间的两个互相平行的矩形柔性薄片904，两刚性构件互相平行布置且其中一个刚性构件的轴线方向和柔顺支腿上细短杆901轴线方向重合，两柔性薄片904平行布置且柔性薄片904的法线方向平行于刚性构件轴线方向，柔性薄片904的两条对边分别连接两刚性构件形成一个平行四边形，柔性薄片904可以发生弹性弯曲形变，使得其连接的两刚性构件互相在其平行方向上滑移，实现滑移副的自由度。所述两互相平行的刚性构件中轴线与细短杆901重合的称为滑块，另一个称为连接块。位于柔顺支腿两端的滑块为端部滑块907，细短杆901固连在端部滑块907上。柔顺支腿9包括多个柔顺滑移铰，柔顺滑移铰之间通过刚性构件连接。

所述柔顺支腿两端的端部滑块907上均设置有放置滑轮2的滑轮槽902以及用于安装滑轮轴5的滑轮轴孔906。

所述柔顺滑移铰的每个柔性薄片904上设置有支腿过绳孔903，每个柔顺支腿9上的支腿过绳孔按照其所在位置从下至上依次编号为：支腿过绳孔A9031，支腿过绳孔B9032，支腿过绳孔C9033，支腿过绳孔D9034，支腿过绳孔E9035，支腿过绳孔F9036，支腿过绳孔G9037，支腿过绳孔H9038。

每个柔顺支腿9中安装驱动组件后可被绳索3驱动伸缩，从而改变两个连接盘之间的相对的位置和姿态。

所述柔顺支腿9两端的柔顺球铰(细短杆901)分别固连在上连接盘10的下表面和下连接盘8的上表面上，每个连接盘的2面上各有6个固连点，其中上表面的固连点编号为固连点A12、固连点B13、固连点C14、固连点D15、固连点E16、固连点F17，下表面的固连点编号为固连点A`1201、固连点B`1301、固连点C`1401、固连点D`1501、固连点E`1601、固连点F`1701，上下连接盘的几何中心为点O。所有固连点到点O距离相等。对于上表面的固连点存在如下位置关系：∠AOB＝α，∠BOC＝β，∠COD＝α，∠DOE＝β，∠EOF＝α，∠FOA＝β，所述角度值满足：0＜α＜120°，0＜β＜120°，α+β＝120°。将上述上表面固连点A12、固连点B13、固连点C14、固连点D15、固连点E16、固连点F17位置顺时针旋转60°分别得到对应的下表面固连点A`1201、固连点B`1301、固连点C`1401、固连点D`1501、固连点E`1601、固连点F`1701。柔顺支腿9连接下连接盘8上表面的固连点和上连接盘10下表面的固连点。6个柔顺支腿9分别连接B-A`、C-B`、D-C`、E-D`、F-E`、A-F`。柔顺支腿9相对于机器人轴线方向有一定角度。

将上连接盘10作为另一个柔顺Stewart并联机构的下连接盘，再为此柔顺Stewart并联机构重新设置一上连接盘，按照前述规则连接柔顺支腿后便得到将2个柔顺Stewart并联机构串联的柔顺机构组。按此方法串联多个柔顺Stewart并联机构后得到柔顺骨架1。

柔顺骨架中的每个柔顺Stewart并联机构空间上可以看成由一个柔顺Stewart并联机构平移而成，其中由同一柔顺支腿9平移得到的所有柔顺支腿空间上处于同一列，整个柔顺骨架1共有6列柔顺支腿9，按照驱动系统作用段将柔顺骨架1分成若干段后，每一个柔顺机构组(101，102)均有6列柔顺支腿9。

对于一个柔顺Stewart并联机构，通过6个柔顺支腿的伸缩可以控制一个连接盘相对于另一个沿x、y、z方向平动或绕x、y、z轴转动，以实现柔顺Stewart并联机构的6个自由度。

驱动系统介绍如下：

按照驱动系统作用段将整个连续体机器人分成若干段，每一段为一个柔顺机构组，每个柔顺机构组包括若干个按顺序串联的柔顺Stewart并联机构，每个柔顺机构组设置一套驱动系统。

所述的每套驱动系统包含6个电动绳索卷筒6，6根绳索3，以及若干滑轮2(每个柔顺支腿设置2个滑轮2，另外还可以根据需要增加其它导向定滑轮)。

所述的电动绳索卷筒6置于基座7上，作为动力源驱动绳索3收放，所述基座7是整个连续体机器人安装的基础，其除了用于固定柔顺骨架1的部分外包括若干层，每一层布置6个电动绳索卷筒6，每一层的电动绳索卷筒6均匀呈圆周布置，上下层之间的电动绳索卷筒6安装位置对应相同。每一层的电动绳索卷筒独立驱动柔顺骨架1上的1个柔顺机构组，最上层的电动绳索卷筒6驱动最远离基座的柔顺机构组，往下一层驱动其次远离基座7的柔顺机构组，直到最下一层驱动直接连接在基座7上的柔顺机构组。

所述的绳索3一端连接电动绳索卷筒6，另一端依次缠绕在同一柔顺机构组中位于同一列的柔顺支腿9的滑轮上，最后固连在柔顺机构组末端的连接盘上，6根绳索分别缠绕6列柔顺支腿。对于直接固连在基座7上的柔顺机构组101(最底层柔顺机构组)，绳索3先穿过下连接盘8的平台过绳孔11进入一个柔顺机构组，再穿过柔顺支腿9上的支腿过绳孔A9031进入柔顺支腿9中，继续依次穿过支腿过绳孔B9032、支腿过绳孔C9033、支腿过绳孔D9034、支腿过绳孔E9035、支腿过绳孔F9036、支腿过绳孔G9037后从进入位于上端的滑轮槽902依次缠绕完两滑轮2后从位于下端的滑轮槽2重新依次穿过支腿过绳孔B9032、支腿过绳孔C9033、支腿过绳孔D9034、支腿过绳孔E9035、支腿过绳孔F9036、支腿过绳孔G9037，最后从支腿过绳孔H9038穿出柔顺支腿9，继续穿过上连接盘10的平台过绳孔11进入下一柔顺Stewart并联机构，按照上述路径缠绕新的柔顺支腿9，直到绳索3末端到达并固连到所驱动的柔顺机构组的末端平台。对于不是直接固连在基座7上的柔顺机构组而言，绳索3需要先穿过前面更靠近基座7的柔顺机构组的骨架过绳孔103后再开始缠绕其驱动的柔顺机构组，缠绕方式与前述相同。

所述的滑轮2通过滑轮轴5和卡簧4安装在柔顺支腿9两端的刚性滑块上，将绳索3的拉力转化为对柔顺支腿9两端刚性滑块的压力，从而驱动柔顺支腿9伸缩。由于同一根绳索3上的拉力相等，故同一根绳索3驱动的柔顺支腿9受力相同，伸缩量也相同。

整个连续体机器人按驱动系统分段后，只要控制对应层的电动绳索卷筒6收放绳索3，相应柔顺机构组就会发生对应形变，所有柔顺机构组发生的形变耦合便是整个连续体机器人的形变。当受到扭转外力时，由于柔顺Stewart并联机构的柔顺支腿9固连位置在两连接盘的上下表面错开一定角度，扭转力最终转换成对其中几条柔顺支腿9的拉伸作用，从而被绳索3拉力限制住，因此本发明具有良好的抗扭转性能。除了用绳索驱动以外，此外本发明也可以通过气压或液压驱动。

对比已有连续体机器人构型，本发明提出的基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人的有益效果如下：1)相比于2自由度的虎克铰，柔顺Stewart并联机构有6个自由度，因此本发明连续体机器人灵活度更高；2)整个机器人由一柔顺骨架加驱动系统构成，结构简单，且柔顺骨架可以通过3D打印整体加工，便于实现机器人的一体化，小型化；3)扭转外力最终被绳索拉力抵消，抗扭转性能强；4)柔顺支腿固连位置(角度α和β)以及薄片厚度和细长杆横截面积可以调节，从而设计出不同抗扭性能和不同刚度的连续体机器人，有利于实现产品的标准化，系列化。

附图说明

图1是本申请提出的基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人的总体结构组成示意图。

图2是柔顺骨架的基本组成单元(即柔顺Stewart并联机构)结构示意图。

图3是柔顺支腿固连位置示意图。

图4是柔顺支腿结构示意图。

图5是柔顺支腿总成结构组成示意图。

图6是滑轮间绳索缠绕方法示意图。

图7是柔顺支腿受力变形示意图。

图8是基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人形变示意图。

图中：1柔顺骨架，2滑轮，3绳索，4卡簧，5滑轮轴，6电动绳索卷筒，7基座，8下连接盘，9柔顺支腿，10上连接盘，11平台过绳孔，12固连点A，13固连点B，14固连点C，15固连点D，16固连点E，17固连点F，1201固连点A`，1301固连点B`，1401固连点C`，1501固连点D`，1601固连点E`，1701固连点F`。

101柔顺机构组A，102柔顺机构组B，103骨架过绳孔，104柔顺机构组A末端连接盘，105机器人末端连接盘(柔顺机构组B末端连接盘)，901细短杆(柔顺万向铰)，902滑轮槽，904柔性薄片，905连接块，906滑轮轴孔，907端部滑块，908中间滑块，903支腿过绳孔，9031支腿过绳孔A，9032支腿过绳孔B，9033支腿过绳孔C，9034支腿过绳孔D，9035支腿过绳孔E，9036支腿过绳孔F，9037支腿过绳孔G，9038支腿过绳孔H。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，现结合附图作进一步描述：

图1是本申请提出的基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人(下文简称连续体机器人)的总体结构组成示意图。连续体机器人由主体结构柔顺骨架1和驱动系统包括滑轮2、绳索3、卡簧4、滑轮轴5，电动绳索卷筒6。柔顺骨架1提供整个连续体机器人的轮廓和支撑，实现连续体机器人的各种动作和姿态，柔顺骨架1是由多个如图2所示的柔顺Stewart并联机构为基本组成单元串联而成的。驱动系统用于驱动柔顺骨架1发生特定形变，按照驱动系统作用段将连续体机器人分为多个柔顺机构组，每个柔顺机构组配置一套驱动系统，本实施例中分为柔顺机构组A101和柔顺机构组B102。每一套驱动系统包括6个电动绳索卷筒6，6根绳索3，若干滑轮2及相应配件。其中电动绳索卷筒6安装在基座7上，基座7位于整个连续体机器人的最底部(连续体机器人朝上放置的情况下)，是整个连续体机器人安装的基础。基座7分成两层，每一层配置6个电动绳索卷筒6，其中位于上层的6个电动绳索卷筒驱动柔顺机构组B102，位于下层的电动绳索卷筒驱动柔顺机构组A101，每一层的电动绳索卷筒沿周向均匀布置。绳索3一端安装在电动绳索卷筒6上，另一端依次穿过平台过绳孔11和柔顺薄片上的过绳孔903并缠绕柔顺支腿7上的滑轮2，缠绕同一柔顺机构组同一列的所有柔顺支腿9后绳索3末端通过粘接或绳结固定在柔顺机构组末端连接盘上。在图1示实施例中，对于柔顺机构组A101，绳索3先穿过下连接盘8的平台过绳孔11进入一个柔顺Stewart并联机构组，再穿过柔顺支腿9上的支腿过绳孔A9031进入柔顺支腿9中，继续依次穿过支腿过绳孔B9032、支腿过绳孔C9033、支腿过绳孔D9034、支腿过绳孔E9035、支腿过绳孔F9036、支腿过绳孔G9037后从进入位于上端的滑轮槽902依次缠绕完两滑轮2后从位于下端的滑轮槽2重新依次穿过支腿过绳孔B9032、支腿过绳孔C9033、支腿过绳孔D9034、支腿过绳孔E9035、支腿过绳孔F9036、支腿过绳孔G9037，最后从支腿过绳孔H9038穿出柔顺支腿9，继续穿过上连接盘10的平台过绳孔11进入下一柔顺Stewart并联机构，直到绳索3末端固连到柔顺机构组A末端连接盘104。对于柔顺机构组B102，绳索3先穿过柔顺机构组A101上的骨架过绳孔103后从柔顺机构组A末端连接盘104上的平台过绳孔11进入柔顺机构组B102。

图2是柔顺骨架的基本组成单元(柔顺Stewart并联机构)结构示意图。柔顺Stewart并联机构由上连接盘10和下连接盘8以及中间并联连接两连接盘的柔顺支腿9组成，柔顺支腿9中安装驱动组件后可被绳索3驱动伸缩，从而改变上连接盘10相对于下连接盘8的位置和姿态。连接盘上有平台过绳孔11和骨架过绳孔103，平台过绳孔11用于同一柔顺机构组之间驱动位于同一列的柔顺支腿9的绳索3穿过，由于位于同一列的柔顺支腿9之间存在夹角，平台过绳孔11处倒有圆角，可提供绳索导向作用。骨架过绳孔103用于不同机构组的驱动绳索3穿过从而连接到基座7的驱动源。

柔顺骨架可以通过3D打印一体化加工，也可以分别加工出连接盘和柔顺支腿骨架后固连到相应位置。图3为连接盘上柔顺支腿固连点分布情况，其中固连点A12、固连点B13、固连点C14、固连点D15、固连点E16、固连点F17为连接盘上表面的固连点，固连点A`1201、固连点B`1301、固连点C`1401、固连点D`1501、固连点E`1601、固连点F`1701为连接盘下表面的固连点。所有固连点到点O距离相等。对于上下表面的固连点存在如下位置关系：∠AOB＝α，∠BOC＝β，∠COD＝α，∠DOE＝β，∠EOF＝α，∠FOA＝β，∠A`OB`＝α，∠B`OC`＝β，∠C`OD`＝α，∠D`OE`＝β，∠E`OF`＝α，∠F`OA`＝β，∠AOA`＝60°，∠BOB`＝60°，∠COC`＝60°，∠DOD`＝60°，∠EOE`＝60°，∠FOF`＝60°。所述角度值满足：0＜α＜120°，0＜β＜120°，α+β＝120°。柔顺支腿9连接下连接盘8上表面的固连点和上连接盘10下表面的固连点。6个柔顺支腿9分别连接B-A`、C-B`、D-C`、E-D`、F-E`、A-F`。柔顺支腿9相对于机器人轴线方向有一定角度。

对于除端部的连接盘以外的连接盘，其下表面固连6个柔顺支腿，上表面固连另一柔顺Stewart并联机构的6个柔顺支腿，上下表面的柔顺支腿固连点分布均如图3所示，且上下表面之间错开60°。通过调整α和β的大小可以平衡机器人的弯曲性能和抗扭性能。|α-β|值越大，机器人柔顺支腿之间角度越大，机器人弯曲性能越差，抗扭性能越好；反之|α-β|值越小，机器人柔顺支腿之间角度越小，机器人弯曲性能越好，抗扭性能越差。可以根据实际使用场景与要求设计角α和角β的大小，也可以依此设计各种抗扭性能与弯曲性能等级的一系列连续体机器人。

图4为柔顺支腿结构示意图。其由位于两端的柔顺球铰和中间的柔顺滑移铰组成，柔顺球铰为细短杆901(可为圆形截面或矩形截面)，柔顺滑移铰为柔顺平行四边形机构(本实施例中含4个)，柔顺平行四边形机构包括两个刚性结构和两个互相平行的柔性薄片904，在实施例中，两端的刚性端部滑块907分别别和两个刚性连接块905之间用两个平行的柔性薄片904连接形成2个柔顺平行四边形机构，中间滑块908分别和两个连接块905各通过2个柔性薄片904形成2个柔顺平行四边形机构，这4个柔顺平行四边形机构串联在一起共同支持柔顺支腿9的伸缩。端部滑块907上开有滑轮槽902和滑轮轴孔906，每一片柔性薄片904上都开有支腿过绳孔903。可以通过调整细长杆901的截面积和柔性薄片904的厚度和长度调整柔顺支腿的刚度。

柔顺骨架为金属材料，在柔顺支腿9上安装驱动组件形成柔顺支腿总成，如图5所示，在滑轮槽902中通过滑轮轴5安装滑轮2，用卡簧4将滑轮轴5轴向固定，再穿入绳索3即可通过绳索的收放控制柔顺支腿9的收缩，从而控制柔顺机构组的变形，最终可以通过绳索3控制整个连续体机器人的姿态。绳索3缠绕滑轮2的具体方式如图6所示，绳索3向两边收紧时，滑轮2被绳索3作用相互靠近，从而带动柔顺支腿缩短，如图7所示。当绳索3放松时，在柔性薄片704的弹性势能下形变恢复，柔顺支腿伸长。

图8为一连续体机器人形变具体实施例。柔顺机构组A101和柔顺机构组B102串联形成连续体机器人，两个柔顺机构组各由6个柔顺Stewart并联机构串联而成。驱动柔顺机构组B(102)的6条驱动绳索3从基座7的上层电动绳索卷筒6出发，先3穿过柔顺机构组A101的骨架过绳孔103，再从柔顺机构组A末端连接盘104上的平台过绳孔11进入柔顺机构组B102，分别缠绕其6列柔顺支腿的滑轮2后绳索3的末端通过粘接或绳结固定在末端连接盘105；柔顺机构组A(101)与前述类似，绳索3一端固连在柔顺机构组A(101)的末端连接盘104，另一端连接到基座7的下层电动绳索卷筒6上。驱动源除了是电动绳索卷筒6以外，也可以是直线电机。在此实施例中，上下两层驱动系统分别驱动柔顺机构组B(102)和柔顺机构组A(101)朝不同方向弯曲，整个连续体机器人姿态为二者的耦合。

Claims (5)

1.一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，其特征在于，所述的连续体机器人包括作为主体结构的柔顺骨架(1)和驱动系统；所述的柔顺骨架(1)由多个柔顺Stewart并联机构为基本组成单元串联而成，柔顺Stewart并联机构具有六个自由度，实现连续体机器人的各种动作和姿态；所述的驱动系统用于驱动柔顺骨架(1)发生特定形变，将整个连续体机器人分成若干段，每一段为一个柔顺机构组，每个柔顺机构组包括若干个按顺序串联的柔顺Stewart并联机构，且每个柔顺机构组各配置一套驱动系统；

所述的柔顺骨架(1)具体结构如下：

所述的每个柔顺Stewart并联机构由两端的连接盘和夹在两连接盘之间的六个柔顺支腿(9)组成；所述的连接盘为刚性板状构件，包括形状及结构完全一致的上连接盘(10)、下连接盘(8)；两个连接盘的柔顺支腿固连位置附近设置用于穿过绳索(3)的平台过绳孔(11)，两个连接盘的几何中心处设置骨架过绳孔(103)；所述的每个柔顺支腿(9)的结构相同，其两端各布置1个用于与连接盘连接的柔顺球铰，两个柔顺球铰之间布置多个受力能够发生变形的柔顺滑移铰；所述的柔顺球铰为细短杆(901)，可以向任意方向弯曲从而具有球铰的自由度，每个柔顺支腿(9)两端的细短杆(901)结构完全一致且轴线重合；每个柔顺支腿(9)中安装驱动组件后可被绳索(3)驱动伸缩，从而改变两个连接盘之间的相对的位置和姿态；

所述的每个柔顺滑移铰为柔顺平行四边形结构，包括两个互相平行的刚性构件和布置于刚性构件之间的两个互相平行的矩形柔性薄片(904)，两刚性构件互相平行布置且其中一个刚性构件的轴线方向和柔顺支腿上细短杆(901)轴线方向重合，两柔性薄片(904)平行布置且柔性薄片(904)的法线方向平行于刚性构件轴线方向，柔性薄片(904)的两条对边分别连接两刚性构件形成平行四边形结构，柔性薄片(904)可以发生弹性弯曲形变，使得其连接的两刚性构件互相在其平行方向上滑移，实现滑移副的自由度；所述两互相平行的刚性构件中轴线与细短杆(901)重合的称为滑块，另一个称为连接块；位于柔顺支腿两端的滑块为端部滑块(907)，细短杆(901)固连在端部滑块(907)上；柔顺支腿(9)包括多个柔顺滑移铰，柔顺滑移铰之间通过刚性构件连接；所述柔顺支腿两端的端部滑块(907)上均设有用于放置滑轮(2)的滑轮槽(902)以及用于安装滑轮轴(5)的滑轮轴孔(906)；所述柔顺滑移铰的每个柔性薄片(904)上设置有支腿过绳孔903，每个柔顺支腿(9)上的支腿过绳孔按照其所在位置从下至上依次编号为：支腿过绳孔A(9031)，支腿过绳孔B(9032)，支腿过绳孔C(9033)，支腿过绳孔D(9034)，支腿过绳孔E(9035)，支腿过绳孔F(9036)，支腿过绳孔G(9037)，支腿过绳孔H(9038)；

将上连接盘(10)作为另一个柔顺Stewart并联机构的下连接盘，再为此柔顺Stewart并联机构重新设置一上连接盘，连接柔顺支腿后得到将2个柔顺Stewart并联机构串联的柔顺机构组；按此方法串联多个柔顺Stewart并联机构后得到柔顺骨架(1)；柔顺骨架(1)中的每个柔顺Stewart并联机构空间上可以看成由一个柔顺Stewart并联机构平移而成，其中由同一柔顺支腿(9)平移得到的所有柔顺支腿空间上处于同一列，整个柔顺骨架(1)共有6列柔顺支腿(9)，按照驱动系统作用段将柔顺骨架(1)分成若干段后，每一个柔顺机构组均有6列柔顺支腿(9)；

对于一个柔顺Stewart并联机构，通过六个柔顺支腿的伸缩可以控制一个连接盘相对于另一个沿x、y、z方向平动或绕x、y、z轴转动，以实现柔顺Stewart并联机构的六个自由度；

所述的驱动系统具体结构如下：

所述的每套驱动系统包含六个电动绳索卷筒(6)，六根绳索(3)，以及若干滑轮(2)；

所述的电动绳索卷筒(6)置于基座(7)上，作为动力源驱动绳索(3)收放；所述的基座(7)是整个连续体机器人安装的基础，其除了用于固定柔顺骨架(1)的部分外包括若干层，每一层布置六个电动绳索卷筒(6)，每一层的电动绳索卷筒(6)均匀呈圆周布置，上下层之间的电动绳索卷筒(6)安装位置对应相同；每一层的电动绳索卷筒独立驱动柔顺骨架(1)上的1个柔顺机构组；

所述的绳索(3)一端连接电动绳索卷筒(6)，另一端依次缠绕在同一柔顺机构组中位于同一列的柔顺支腿(9)的滑轮上，最后固连在柔顺机构组末端的连接盘上，六根绳索分别缠绕6列柔顺支腿；对于直接固连在基座(7)上的最底层柔顺机构组，绳索(3)先穿过下连接盘(8)的平台过绳孔(11)进入一个柔顺机构组，再穿过柔顺支腿(9)上的支腿过绳孔A(9031)进入柔顺支腿(9)中，继续依次穿过支腿过绳孔B(9032)、支腿过绳孔C(9033)、支腿过绳孔D(9034)、支腿过绳孔E(9035)、支腿过绳孔F(9036)、支腿过绳孔G(9037)后从进入位于上端的滑轮槽(902)依次缠绕完两滑轮(2)后从位于下端的滑轮槽重新依次穿过支腿过绳孔B(9032)、支腿过绳孔C(9033)、支腿过绳孔D(9034)、支腿过绳孔E(9035)、支腿过绳孔F(9036)、支腿过绳孔G(9037)，最后从支腿过绳孔H(9038)穿出柔顺支腿(9)，继续穿过上连接盘(10)的平台过绳孔(11)进入下一柔顺Stewart并联机构，按照上述路径缠绕新的柔顺支腿(9)，直到绳索(3)末端到达并固连到所驱动的柔顺机构组的末端平台；对于不是直接固连在基座(7)上的柔顺机构组，绳索(3)需要先穿过前面更靠近基座(7)的柔顺机构组的骨架过绳孔(103)后再开始缠绕其驱动的柔顺机构组，缠绕方式与前述相同；

所述的滑轮(2)通过滑轮轴(5)和卡簧(4)安装在柔顺支腿(9)两端的刚性滑块上，将绳索(3)的拉力转化为对柔顺支腿(9)两端刚性滑块的压力，从而驱动柔顺支腿(9)伸缩；同一根绳索(3)驱动的柔顺支腿(9)受力相同；

整个连续体机器人按驱动系统分段后，只要控制对应层的电动绳索卷筒(6)收放绳索(3)，相应柔顺机构组会发生对应形变，所有柔顺机构组发生的形变耦合便是整个连续体机器人的形变；当受到扭转外力时，扭转力能够转换成对柔顺支腿(9)的拉伸作用，最终被绳索(3)拉力抵消。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，其特征在于，除了用绳索驱动以外，还可以通过气压或液压驱动。

3.根据权利要求1所述的一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，其特征在于，所述柔顺支腿(9)两端的柔顺球铰分别固连在上连接盘(10)的下表面和下连接盘(8)的上表面的固连点上，每个连接盘的两面上各有六个固连点，其中上表面的固连点编号为固连点A(12)、固连点B(13)、固连点C(14)、固连点D(15)、固连点E(16)、固连点F(17)，下表面的固连点编号为固连点A`(1201)、固连点B`(1301)、固连点C`(1401)、固连点D`(1501)、固连点E`(1601)、固连点F`(1701)，上下连接盘的几何中心为点O；所有固连点到点O距离相等；对于上表面的固连点存在如下位置关系：∠AOB＝α，∠BOC＝β，∠COD＝α，∠DOE＝β，∠EOF＝α，∠FOA＝β，所述角度值满足：0＜α＜120°，0＜β＜120°，α+β＝120°；将上述上表面固连点A(12)、固连点B(13)、固连点C(14)、固连点D(15)、固连点E(16)、固连点F(17)位置顺时针旋转60°分别得到对应的下表面固连点A`(1201)、固连点B`(1301)、固连点C`(1401)、固连点D`(1501)、固连点E`(1601)、固连点F`(1701)；柔顺支腿(9)相对于机器人轴线方向有角度。

4.根据权利要求1所述的一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，其特征在于，所述的刚性构件为多边形截面或圆形截面的柱状构件。

5.根据权利要求1所述的一种基于柔顺Stewart并联机构的连续体机器人，其特征在于，所述的最上层的电动绳索卷筒(6)驱动最远离基座的柔顺机构组，往下一层驱动其次远离基座(7)的柔顺机构组，直到最下一层驱动直接连接在基座(7)上的柔顺机构组。

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