CN116619441A - 一种机械臂本体及模块化机械臂 - Google Patents

一种机械臂本体及模块化机械臂 Download PDF

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CN116619441A
CN116619441A CN202310818019.6A CN202310818019A CN116619441A CN 116619441 A CN116619441 A CN 116619441A CN 202310818019 A CN202310818019 A CN 202310818019A CN 116619441 A CN116619441 A CN 116619441A
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张宝
张�杰
朱雪璇
刘贵
张潇鑫
周斌
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J18/00Arms
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons

Abstract

本发明公开了一种机械臂本体,包括小臂与收卷组件,小臂呈长条状,小臂的一侧沿其长度方向均布设有多个凸起部,各凸起部呈锯齿状,每个凸起部上均设有贯穿孔,贯穿孔的轴线与小臂的长度方向平行,小臂背对凸起部的一侧开设有多个凹槽,各凹槽沿小臂的宽度方向平行设置,且多个凹槽一一对应设置在多个凸起部的背侧,小臂以及多个凸起部均为柔性材质构成;收卷组件设置在所述小臂的一端,收卷组件的输出端连接有绳体,绳体远离收卷组件的一端依次穿过各贯穿孔后与小臂远离收卷组件的一端连接。本发明机械臂中的小臂为柔性结构,且通过绳驱动的方式进行驱动,能够避免液压或气压驱动所带来的缺陷,使得机械臂能够在狭小的工作空间工作。

Description

一种机械臂本体及模块化机械臂
技术领域
本发明涉及机械臂技术领域,具体是一种机械臂本体及模块化机械臂。
背景技术
机械臂作为机电一体化的复合型科技产品,它所涉及的领域十分广泛,具有信号多输入和多输出、非线性和强耦合等特点。现有的机械臂主要用于大型工业化生产中,但因其成本高,操作复杂的特点,不易在家庭服务或医疗康复中普及,因此如何降低机械臂的使用成本与提高其安全性,使其更好的应用在家庭服务或医疗康复中,更好的为家庭用户或患者提供智能化服务,成为了首要问题。
现有的机械臂设计基本采用的是传统的刚性结构设计,机械臂的结构材质坚硬,形状尺寸不易改变,机械臂的尺寸固定,当工作空间狭小,而工作环境多样时,机械臂的工作范围受限,而且刚性结构在运输和运行过程中依旧存在人员伤害的风险。
而柔性机械臂具有结构轻、柔韧性好的优点,柔性机械体研究大多是采用流体、凝胶、形状记忆等材料,使柔性机械能够在气压、液压的控制下实现形状记忆材料大幅度的拉伸收缩,但采用气压驱动的方式存在负载小、效率低,响应延迟、精度较差等缺点,采用液压驱动的方式存在容易泄露,对环境要求高的缺点。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械臂本体及模块化机械臂,通过将刚体构件与部分柔性构件组合设计成半柔性体机械臂,能够兼顾刚性结构机械臂的结构牢固、执行精准的优点,又能够兼顾柔性结构机械臂的小体积,摩擦小,可控自由度的优点,同时能够避免液压或气压驱动所带来的缺陷。
本发明的技术方案是:一种机械臂本体,包括小臂与收卷组件,小臂呈长条状,小臂的一侧沿其长度方向均布设有多个凸起部,各凸起部呈锯齿状,每个凸起部上均设有贯穿孔,贯穿孔的轴线与小臂的长度方向平行,小臂背对凸起部的一侧开设有多个凹槽,各凹槽沿所述小臂的宽度方向平行设置,且多个凹槽一一对应设置在多个凸起部的背侧,所述小臂以及多个凸起部均为柔性材质构成;收卷组件设置在所述小臂的一端,收卷组件的输出端连接有绳体,收卷组件用于收放所述绳体,绳体远离收卷组件的一端依次穿过各贯穿孔后与所述小臂远离收卷组件的一端连接。
优选的,所述收卷组件包括安装座、第一电机与第一绕线盘,安装座固定在所述小臂的一端,第一电机固定在所述安装座的顶部;第一绕线盘设置在第一环形安装槽内,所述第一环形安装槽开设在安装座的底部,所述第一电机的输出轴延伸至第一环形安装槽内与第一绕线盘同心固定,所述绳体缠绕在第一绕线盘上的凹槽内。
优选的,还包括基座、第一舵机与第二舵机,基座用于与外界物体固定;第一舵机固定在所述基座上,第一舵机通过舵机摆臂连接有转动座,第一舵机用于带动转动座水平周向转动,第二舵机通过舵机摆臂与所述转动座的顶部固定,第二舵机的机体上固定有大臂支架,所述安装座背对小臂的一端与大臂支架固定。
优选的,所述小臂远离安装座的一端固定有第三舵机,第三舵机通过舵机摆臂连接有末端执行器固定支架。
本发明还公开了一种模块化机械臂,包括上述的半柔性体机械臂以及多个可替换的末端执行机构,所述末端执行机构与所述末端执行器固定支架可拆卸连接。
优选的,所述末端执行机构为二指柔性爪执行机构,所述二指柔性爪执行机构包括第一连接架、第二绕线盘、第四舵机、两条绳体和二指柔性爪,所述第一连接架与末端执行器固定支架螺纹连接,所述第四舵机与第一连接架顶部相连接,第四舵机的输出轴与所述第二绕线盘的圆心通过舵臂连接固定,所述二指柔性爪为两个呈八字形设置的第一夹爪,第一夹爪的形状结构与所述小臂相同,且设置在第一连接架背对第二绕线盘的一侧,每个第一夹爪的爪根端与所述第一连接架固定,每条绳体的一端缠绕固定在所述第二绕线盘上,每条绳体的另一端对应穿过每个第一夹爪上的多个孔洞后与第一夹爪远离第一连接架的一端相连接固定。
优选的,所述末端执行机构为吸盘执行机构,所述吸盘执行机构包括吸盘、吸盘固定器、第二连接架、第一导管、第一泵体和第一泵体固定支架,吸盘的顶部通过吸盘固定器与所述第二连接架相连接,第二连接架与所述末端执行器固定支架固定,所述第一泵体与所述第一泵体固定支架固定,第一泵体固定支架与所述转动座螺纹连接,所述第一泵体的输入端通过第一导管与所述吸盘连通。
优选的,所述末端执行机构为磁吸执行机构,所述磁吸执行机构包括电磁铁和第三连接支架,电磁铁固定在所述第三连接支架上,第三连接支架与所述末端执行器固定支架螺纹固定。
优选的,所述末端执行机构为清洗执行机构,所述清洗执行机构包括清洗液箱、第二导管、第二泵体、第二泵体固定支架、第二电机、第四连接架、清洗盘和第三导管,清洗液箱固定在所述基座上,清洗液箱通过第二导管与第二泵体的输入口连通,所述第二泵体固定在第二泵体固定支架上,第二泵体固定支架螺纹连接在所述转动座上,所述第二电机固定在所述第四连接架上,第四连接架的侧壁与所述末端执行器固定支架连接,第二电机的输出轴与清洗盘同心固定连接,所述第三导管的一端与第二泵体的输出口连接,所述第三导管的另一端固定在第四连接架上,且第三导管的管口位于清洗盘的上方。
优选的,所述末端执行机构为四指柔性爪执行机构,所述四指柔性爪执行机构包括电机座、第三电机、第三绕线盘、牵引主绳、四指柔性爪、和第四导管,所述电机座固定在所述转动座的顶部一侧,所述第三电机固定在电机座的侧壁上,电机座背对第三电机的一侧设有第三绕线盘,第三电机的输出轴与所述第三绕线盘同心固定,所述牵引主绳的一端与第三绕线盘上的内槽固定,电机座的顶部设有用于使牵引主绳穿出的通口,所述四指柔性爪包括呈十字形设置四个第二夹爪,每个第二夹爪的形状结构与所述小臂相同,四个第二夹爪的顶部一体式连接,四指柔性爪的顶部与所述末端执行器固定支架连接,所述电机座的通口与四指柔性爪的顶部中心处之间通过第四导管连接,所述牵引主绳穿设在第四导管内,牵引主绳远离第三绕线盘的一端分为四股分支绳体,四股分支绳体一一对应分别穿过四个第二夹爪上的孔洞后,与四个第二夹爪的最外侧端固定
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1、本发明机械臂中的小臂部分采用柔性构件组成,并通过收卷组件收放绳体的驱动方式来小臂进行弯曲摆动,相比气压驱动来说能够提高负载,降低响应延迟的问题,从而提高精度,相比液压驱动来说,能够避免泄露问题的初学,而且对环境要求简单,柔性材质的小臂能够减少对人员伤害的风险,具备安全性高的优点,而且还使得机械臂能够在狭小的工作空间工作。
2、本发明的机械臂采用刚体构件与部分柔性构件组合设计,能够兼顾刚性结构机械臂的结构牢固、执行精准的优点,又能够兼顾柔性机构机械臂的小体积,摩擦小,可控自由度的优点。
3、本发明拥有四个自由度,其中小臂采用类肌腱驱动方式,将传动结构与柔性材料复合而成柔性复合驱动器,柔性复合驱动器不仅是驱动单元,而且还作为支撑单元即机械臂的本体。
4、本发明中的末端执行机构采用多种模块化的设计,有四指柔爪,二指柔爪、电磁铁吸盘、硅胶负压吸盘和擦洗部件共五种手部结构可供用户选择,用户可以通过不同应用场景自行更换组装,从而增加机械臂的应用范围,能够更好的为家庭用户或患者提供智能化服务。
附图说明
图1为本发明的半柔性体机械臂的立体结构示意图
图2为本发明中的二指柔性爪执行机构的立体结构示意图;
图3为本发明中的二指柔性爪执行机构的仰视结构示意图;
图4为本发明中的二指柔性爪执行机构与半柔性体机械臂装配的立体结构示意图;
图5为本发明中的吸盘执行机构的立体结构示意图;
图6为本发明中的吸盘执行机构与半柔性体机械臂装配的立体结构示意图;
图7为本发明中的磁吸执行机构的立体结构示意图;
图8为本发明中的磁吸执行机构与半柔性体机械臂装配的立体结构示意图;
图9为本发明中的清洗执行机构的立体结构示意图;
图10为本发明中的清洗执行机构与半柔性体机械臂装配的立体结构示意图;
图11为本发明中的四指柔性爪执行机构的立体结构示意图;
图12为本发明中的四指柔性爪执行机构的正视结构示意图;
图13为本发明中的四指柔性爪执行机构与半柔性体机械臂装配的立体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图1到图13,对本发明的具体实施方式进行详细描述。在发明的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征;在发明的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。
实施例1
如图1所示,本发明实施例提供一种机械臂本体,包括小臂7与收卷组件,小臂7呈长条状,小臂7的一侧沿其长度方向均布设有多个凸起部,各凸起部呈锯齿状,每个凸起部上均设有贯穿孔8,贯穿孔8的轴线与小臂7的长度方向平行,小臂7背对凸起部的一侧开设有多个凹槽,各凹槽沿小臂7的宽度方向平行设置,且多个凹槽一一对应设置在多个凸起部的背侧,设置的凹槽为了使小臂7在弯曲时不容易开裂,具有弹性缓冲功能,小臂7以及多个凸起部均为柔性材质构成,且具备弹性恢复功能;收卷组件设置在所述小臂7的一端,收卷组件的输出端连接有绳体,收卷组件用于收放绳体,绳体远离收卷组件的一端依次穿过各贯穿孔8后与所述小臂7远离收卷组件的一端连接。
本实施例中的小臂部分采用柔性构件组成,并通过收卷组件收放绳体的驱动方式来小臂进行弯曲摆动,相比气压驱动来说能够提高负载,降低响应延迟的问题,从而提高精度,相比液压驱动来说,能够避免泄露问题的出现,而且对环境要求简单,柔性材质的小臂能够减少对人员伤害的风险,具备安全性高的优点,而且还使得机械臂能够在狭小的工作空间工作。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上,对收卷组件的具体结构进行描述,如图4所示,收卷组件包括安装座6、第一电机11与第一绕线盘12,安装座6固定在小臂7的一端,第一电机11固定在安装座6的顶部;第一绕线盘12设置在第一环形安装槽内,第一环形安装槽开设在安装座6的底部,第一电机11的输出轴延伸至第一环形安装槽内与第一绕线盘12同心固定,绳体缠绕在第一绕线盘12上的凹槽内。
本实施例通过收卷组件控制绳体收放来实现对柔性材质的小臂7弯曲的控制原理如下,当第一电机11带动第一绕线盘12向一个方向旋转时,绳体回收变短,使小臂7呈拱桥状,当第一电机11带动第一绕线盘12反向旋转时,绳体释放变长,柔性小臂7通过自身弹性恢复初始直条状,完成机械臂小臂90°自由旋转,小幅度前后摆动的运动。
进一步的,为了能够提高机械臂本体的自由度,使其能够灵活转动进行工作,因此还包括基座1、第一舵机3和第二舵机4,基座1用于与外界物体固定;第一舵机3固定在所述基座1上,第一舵机3通过舵机摆臂连接有转动座2,第一舵机3用于带动转动座2水平周向转动;第二舵机4通过舵机摆臂与转动座2的顶部固定,第二舵机4的机体上固定有大臂支架5,安装座6背对小臂7的一端与大臂支架5固定。
本实施例中,通过第一舵机3能够带动转动座2实现水平方向的周向转动,通过第二舵机4能够带动大臂支架5进行摆动,增加了两个自由度,从而增加了机械臂的适用性。
其中,基座1、大臂支架5与安装座6均为刚性材质制成,而小臂7为柔性材质制成,且具备弹性恢复功能,如此设置能够使得机械臂兼顾刚性结构机械臂的结构牢固、执行精准的优点,又能够兼顾柔性机构机械臂的小体积,同时,为了方便安装,因此在基座1的底部设有可拆卸式连接吸盘13与连接孔14,通过可拆卸式连接吸盘13能够将机械臂固定于具有光滑的平面的平台之上,也可将可拆卸式连接吸盘13拆卸下来,通过连接孔14连接其他平台之上
更进一步的,为了实现利用小臂7带动末端执行机构进行工作,因此在小臂7远离安装座6的一端固定有第三舵机9,第三舵机9通过舵机摆臂连接有末端执行器固定支架10。
通过上述设置,在小臂7的末端增加了一个自由度,通过第三舵机9能够带动末端执行器固定支架10转动,从而方便安装在末端执行器固定支架10上的末端执行器的工作。
综上,本申请中的机械臂本体实际上为半柔性体机械臂,总体包含四个自由度,具体为旋转(第一轴),大臂(第二轴),小臂(第三轴)和手腕摆动(第四轴)。其中第一轴为第一舵机3的传动轴与转动座2底部圆心的位置,第一舵机3的舵机摆臂旋转带动转动座2完成机器人左右水平的大幅度摆动;第二轴为第二舵机4的传动轴,第二舵机4的舵机摆臂旋转带动机械臂前后大幅度摆动;第三轴则位于小臂7凸状侧中点位置,通过收卷组件控制绳体的缩放,能够控制柔性小臂7的弯曲形变程度,从而实现控制柔性材质的小臂7的摆动;第四轴则位于第三舵机9传动轴的位置,第三舵机9的舵机摆臂旋转带动末端执行器固定支架3,精准定位到产品上的一轴,通过对机械臂上第一舵机3、第二舵机4、第三舵机9和第一电机11的精准控制,达到控制机械臂移动的目的。
其中,半柔性体机械臂基于arduino进行开发而来,整体结构部件制作采用3D打印技术完成,机械臂手部(末端执行机构)、腕部(第三舵机9和末端执行器固定支架3)和小臂7均使用耐磨、弹性好的TPU材料制成,而机械臂的大臂(第二舵机4机及舵机臂)、腰部(转动座2)和基座1则使用硬质的PLA材料制成,整体机械臂材料采用此种软硬对半分布的方式,既有效维持机械臂的一定刚性和强度,便于用户使用操作,又能保证家庭用户在使用过程中的安全,尤其对老人与少年儿童较友好,减少用户对机械臂的排斥感,提升用户与机械臂的交互性,同时拥有着较高的鲁棒性、兼容性和适应能力。机械臂拥有4个自由度,其中小臂采用类肌腱驱动方式,将传动装置与TPU柔性材料复合而成柔性复合驱动器,柔性复合驱动器不仅是驱动单元,而且还作为支撑单元即机械臂的本体。
实施例3
本实施例在上述实施例的基础上,公开了一种模块化机械臂,包括上述的机械臂本体以及多个可替换的末端执行机构,末端执行机构与末端执行器固定支架10可拆卸连接。
本实施例中的末端执行机构有多种,通过模块化的组装方式连接在末端执行器固定支架3上,从而根据不同需求来实现相应的执行功能。
实施例4
本实施例在实施例3的基础上,作为末端执行机构的一种可选实施方式,如图2到图4所示,为了能够实现机械臂对产品侧面抓取搬运的控制,本实施例中的末端执行机构为二指柔性爪执行机构,二指柔性爪执行机构包括第一连接架15、第二绕线盘16、第四舵机17、两条绳体和二指柔性爪18,第一连接架15与末端执行器固定支架10螺纹连接,第四舵机17与第一连接架15顶部相连接,第四舵机17的输出轴与第二绕线盘16的圆心通过舵臂连接固定,二指柔性爪18为两个呈八字形设置的第一夹爪181,第一夹爪181的形状结构与小臂7相同,且设置在第一连接架15背对第二绕线盘16的一侧,每个第一夹爪181的爪根端与第一连接架15固定,每条绳体的一端缠绕固定在第二绕线盘16上,每条绳体的另一端对应穿过每个第一夹爪181上的多个孔洞后与第一夹爪181远离第一连接架15的一端相连接固定。
本实施中,通过控制第四舵机17的旋转方向利用舵臂来控制第二绕线盘16的转动,带动绳体的收放,在绳体长度的变化下,二指柔性爪18开始形变,完成二指的开合动作,实现对产品的抓取,并通过对半柔性体机械臂的四自由度控制移动实现对产品的搬运。
实施例5
本实施例在实施例3的基础上,作为末端执行机构的一种可选实施方式,如图5和图6所示,为了能够实现机械臂对具有光滑表面产品抓取搬运的控制,本实施例中的末端执行机构为吸盘执行机构,吸盘执行机构包括吸盘19、吸盘固定器20、第二连接架21、第一导管22、第一泵体23和第一泵体固定支架24,吸盘19的顶部通过吸盘固定器20与第二连接架21相连接,第二连接架21与末端执行器固定支架10固定,第一泵体23与第一泵体固定支架24固定,第一泵体固定支架24与转动座2螺纹连接,第一泵体23的输入端通过第一导管22与吸盘19连通。
本实施中,通过控制第一泵体23抽取与排进吸盘19中的空气,利用大气压实现对于产品的抓放,并通过对半柔性体机械臂的四自由度控制移动实现对产品的搬运。
实施例6
本实施例在实施例3的基础上,作为末端执行机构的一种可选实施方式,如图7和图8所示,为了能够实现机械臂对具有磁性产品抓取搬运的控制,本实施例中的末端执行机构为磁吸执行机构,磁吸执行机构包括电磁铁25和第三连接支架26,电磁铁25固定在第三连接支架26上,第三连接支架26与末端执行器固定支架10螺纹固定。
本实施例中,通过控制电磁铁25的通断电使电磁铁25带磁消磁,实现对产品的吸附与释放,并通过对半柔性体机械臂的四自由度控制移动实现对产品的搬运。
实施例7
本实施例在实施例3的基础上,作为末端执行机构的一种可选实施方式,如图9和图10所示,为了能够实现机械臂对具有光滑表面产品清洗的控制,本实施例中的末端执行机构为清洗执行机构,清洗执行机构包括清洗液箱27、第二导管28、第二泵体29、第二泵体固定支架30、第二电机31、第四连接架32、清洗盘33和第三导管34,清洗液箱27固定在基座1上,清洗液箱27通过第二导管28与第二泵体29的输入口连通,第二泵体29固定在第二泵体固定支架30上,第二泵体固定支架30螺纹连接在转动座2上,第二电机31固定在第四连接架32上,第四连接架32的侧壁与末端执行器固定支架10连接,第二电机31的输出轴与清洗盘33同心固定连接,第三导管34的一端与第二泵体29的输出口连接,第三导管34的另一端固定在第四连接架32上,且第三导管34的管口位于清洗盘33的上方。
本实施中,通过第二电机31转动带动清洗盘33旋转工作,并利用第二泵体29将置于清洗液箱27中的清洗液通过第三导管34喷洒于产品表面,并通过对半柔性体机械臂的四自由度控制移动实现对产品多方位的清洁。
实施例8
本实施例在实施例3的基础上,作为末端执行机构的一种可选实施方式,如图11到图13所示,为了能够实现机械臂从产品上方进行抓取搬运的控制,本实施例中的末端执行机构为四指柔性爪执行机构,四指柔性爪执行机构包括电机座35、第三电机36、第三绕线盘37、牵引主绳、四指柔性爪38、和第四导管39,电机座35固定在转动座2的顶部一侧,第三电机36固定在电机座35的侧壁上,电机座35背对第三电机36的一侧设有第三绕线盘37,第三电机36的输出轴与第三绕线盘37同心固定,牵引主绳的一端与第三绕线盘37上的内槽固定,电机座35的顶部设有用于使牵引主绳穿出的通口,四指柔性爪38包括呈十字形设置四个第二夹爪381,每个第二夹爪381的形状结构与小臂7相同,四个第二夹爪381的顶部一体式连接,四指柔性爪38的顶部与末端执行器固定支架10连接,电机座35的通口与四指柔性爪38的顶部中心处之间通过第四导管39连接,牵引主绳穿设在第四导管39内,牵引主绳远离第三绕线盘37的一端分为四股分支绳体,四股分支绳体一一对应分别穿过四个第二夹爪381上的孔洞后,与四个第二夹爪381的最外侧端固定
本实施例中,通过控制第三电机36的旋转方向来控制第三绕线盘37的转动,带动牵引主绳的收放,在绳体长度的变化下,四指柔性爪38开始形变,完成四指的开合动作,实现对产品的抓取,并对半柔性体机械臂的四自由度控制移动实现对产品的搬运。
综上,本发明机器人末端执行机构采用模块化设计,有四指柔爪,二指柔爪、电磁铁吸盘、硅胶负压吸盘和擦洗部件共五种手部结构可供用户选择,用户可以通过不同应用场景自行更换组装,如拿药瓶可使用二指柔爪、擦洗桌面使用擦洗部件;该设计扩展了机械臂的应用范围,由于其独特的柔爪柔臂设计,也可应用于医疗康复,是在家庭中理想的服务机器人。
以上公开的仅为本发明的较佳地几个具体实施例,但是,本发明实施例并非局限于此,任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种机械臂本体,其特征在于,包括:
小臂(7),呈长条状,小臂(7)的一侧沿其长度方向均布设有多个凸起部,各凸起部呈锯齿状,每个凸起部上均设有贯穿孔(8),贯穿孔(8)的轴线与小臂(7)的长度方向平行,小臂(7)背对凸起部的一侧开设有多个凹槽,各凹槽沿所述小臂(7)的宽度方向平行设置,且多个凹槽一一对应设置在多个凸起部的背侧,所述小臂(7)以及多个凸起部均为柔性材质构成;
收卷组件,设置在所述小臂(7)的一端,收卷组件的输出端连接有绳体,收卷组件用于收放所述绳体,绳体远离收卷组件的一端依次穿过各贯穿孔(8)后与所述小臂(7)远离收卷组件的一端连接。
2.根据权利要求1所述的机械臂本体,其特征在于,所述收卷组件包括:
安装座(6),固定在所述小臂(7)的一端;
第一电机(11),固定在所述安装座(6)的顶部;
第一绕线盘(12),设置在第一环形安装槽内,所述第一环形安装槽开设在安装座(6)的底部,所述第一电机(11)的输出轴延伸至第一环形安装槽内与第一绕线盘(12)同心固定,所述绳体缠绕在第一绕线盘(12)上的凹槽内。
3.根据权利要求2所述的机械臂本体,其特征在于,还包括:
基座(1),用于与外界物体固定;
第一舵机(3),固定在所述基座(1)上,第一舵机(3)通过舵机摆臂连接有转动座(2),第一舵机(3)用于带动转动座(2)水平周向转动;
第二舵机(4),通过舵机摆臂与所述转动座(2)的顶部固定,第二舵机(4)的机体上固定有大臂支架(5),所述安装座(6)背对小臂(7)的一端与大臂支架(5)固定。
4.根据权利要求3所述的机械臂本体,其特征在于,所述小臂(7)远离安装座(6)的一端固定有第三舵机(9),第三舵机(9)通过舵机摆臂连接有末端执行器固定支架(10)。
5.一种模块化机械臂,其特征在于,包括如权利要求4所述的机械臂本体以及多个可替换的末端执行机构,所述末端执行机构与所述末端执行器固定支架(10)可拆卸连接。
6.根据权利要求5所述的模块化机械臂,其特征在于,所述末端执行机构为二指柔性爪执行机构,所述二指柔性爪执行机构包括第一连接架(15)、第二绕线盘(16)、第四舵机(17)、两条绳体和二指柔性爪(18),所述第一连接架(15)与末端执行器固定支架(10)螺纹连接,所述第四舵机(17)与第一连接架(15)顶部相连接,第四舵机(17)的输出轴与所述第二绕线盘(16)的圆心通过舵臂连接固定,所述二指柔性爪(18)为两个呈八字形设置的第一夹爪(181),第一夹爪(181)的形状结构与所述小臂(7)相同,且设置在第一连接架(15)背对第二绕线盘(16)的一侧,每个第一夹爪(181)的爪根端与所述第一连接架(15)固定,每条绳体的一端缠绕固定在所述第二绕线盘(16)上,每条绳体的另一端对应穿过每个第一夹爪(181)上的多个孔洞后与第一夹爪(181)远离第一连接架(15)的一端相连接固定。
7.根据权利要求5所述的模块化机械臂,其特征在于,所述末端执行机构为吸盘执行机构,所述吸盘执行机构包括吸盘(19)、吸盘固定器(20)、第二连接架(21)、第一导管(22)、第一泵体(23)和第一泵体固定支架(24),吸盘(19)的顶部通过吸盘固定器(20)与所述第二连接架(21)相连接,第二连接架(21)与所述末端执行器固定支架(10)固定,所述第一泵体(23)与所述第一泵体固定支架(24)固定,第一泵体固定支架(24)与所述转动座(2)螺纹连接,所述第一泵体(23)的输入端通过第一导管(22)与所述吸盘(19)连通。
8.根据权利要求5所述的模块化机械臂,其特征在于,所述末端执行机构为磁吸执行机构,所述磁吸执行机构包括电磁铁(25)和第三连接支架(26),电磁铁(25)固定在所述第三连接支架(26)上,第三连接支架(26)与所述末端执行器固定支架(10)螺纹固定。
9.根据权利要求5所述的模块化机械臂,其特征在于,所述末端执行机构为清洗执行机构,所述清洗执行机构包括清洗液箱(27)、第二导管(28)、第二泵体(29)、第二泵体固定支架(30)、第二电机(31)、第四连接架(32)、清洗盘(33)和第三导管(34),清洗液箱(27)固定在所述基座(1)上,清洗液箱(27)通过第二导管(28)与第二泵体(29)的输入口连通,所述第二泵体(29)固定在第二泵体固定支架(30)上,第二泵体固定支架(30)螺纹连接在所述转动座(2)上,所述第二电机(31)固定在所述第四连接架(32)上,第四连接架(32)的侧壁与所述末端执行器固定支架(10)连接,第二电机(31)的输出轴与清洗盘(33)同心固定连接,所述第三导管(34)的一端与第二泵体(29)的输出口连接,所述第三导管(34)的另一端固定在第四连接架(32)上,且第三导管(34)的管口位于清洗盘(33)的上方。
10.根据权利要求5所述的模块化机械臂,其特征在于,所述末端执行机构为四指柔性爪执行机构,所述四指柔性爪执行机构包括电机座(35)、第三电机(36)、第三绕线盘(37)、牵引主绳、四指柔性爪(38)、和第四导管(39),所述电机座(35)固定在所述转动座(2)的顶部一侧,所述第三电机(36)固定在电机座(35)的侧壁上,电机座(35)背对第三电机(36)的一侧设有第三绕线盘(37),第三电机(36)的输出轴与所述第三绕线盘(37)同心固定,所述牵引主绳的一端与第三绕线盘(37)上的内槽固定,电机座(35)的顶部设有用于使牵引主绳穿出的通口,所述四指柔性爪(38)包括呈十字形设置四个第二夹爪(381),每个第二夹爪(381)的形状结构与所述小臂(7)相同,四个第二夹爪(381)的顶部一体式连接,四指柔性爪(38)的顶部与所述末端执行器固定支架(10)连接,所述电机座(35)的通口与四指柔性爪(38)的顶部中心处之间通过第四导管(39)连接,所述牵引主绳穿设在第四导管(39)内,牵引主绳远离第三绕线盘(37)的一端分为四股分支绳体,四股分支绳体一一对应分别穿过四个第二夹爪(381)上的孔洞后,与四个第二夹爪(381)的最外侧端固定。
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