CN116968078A - 一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂 - Google Patents
一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116968078A CN116968078A CN202310794029.0A CN202310794029A CN116968078A CN 116968078 A CN116968078 A CN 116968078A CN 202310794029 A CN202310794029 A CN 202310794029A CN 116968078 A CN116968078 A CN 116968078A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fixing piece
- flexible
- mechanical arm
- sealing film
- section
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 38
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 32
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 14
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 abstract description 3
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 241000533293 Sesbania emerus Species 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
- B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
- B25J18/00—Arms
- B25J18/02—Arms extensible
- B25J18/025—Arms extensible telescopic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Robotics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Actuator (AREA)
Abstract
本发明公开一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，主要通过设置一密封的柔性弯曲段和柔性伸缩段，采用物理钳制原理提高柔性弯曲段整体的结构硬度，从而提高机械臂的负载能力，再采用刚柔材料结合结构提高柔性伸缩段的刚性，以便柔性机械臂整体能够实现大比例伸缩运动，从而减轻对弯曲段的负载要求，有利于在狭窄环境中完成任务。
Description
技术领域
本发明涉及柔性机械臂技术领域，尤其涉及一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂。
背景技术
柔性机械臂具有灵活度高、适应性强、制作成本低等优点，在一些应用场景中逐步替代传统刚性机械臂。然而，由于柔性材料刚度较小，其负载能力不足以支撑柔性机械臂的末端搭载其他运动机构，再者，常见的柔性机械臂也不能实现较大比例伸缩运动，综上，现有的柔性机械臂几乎不可能驱动其他运动机构探入狭窄环境完成任务，如装配、采摘等操作。
发明内容
针对上述的问题，本发明提出一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，主要解决现有柔性机械臂刚性支撑不足，以及无法实现较大比例伸缩运动的问题。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，包括固定连接的柔性弯曲段和柔性伸缩段，其中，
所述柔性弯曲段包括第一弹簧骨架，以及分别固定在所述第一弹簧骨架两端的第一固定件和第二固定件，所述第一弹簧骨架的外侧包裹第一密封膜，所述第一密封膜的两端分别固定在所述第一固定件和所述第二固定件的外侧，所述第一密封膜的内部形成第一密闭空间，所述第一密闭空间的内部填充固体颗粒，且所述第一固定件的表面设置有与所述第一密闭空间连通的第一气嘴，所述第一固定件的顶部圆周分布有至少三个牵引机构，所述牵引机构的动作端对应地固定在所述第二固定件的边缘；
所述柔性伸缩段包括第二弹簧骨架，以及分别固定在所述第二弹簧骨架两端的第三固定件和第四固定件，所述第二弹簧骨架的外侧包裹第二密封膜，所述第二密封膜的两端分别固定在所述第三固定件和所述第四固定件的外侧，所述第二密封膜的内部形成第二密闭空间，所述第三固定件的表面设置有与所述第二密闭空间连通的第二气嘴，还包括至少两个连杆机构，所述连杆机构的两端分别设置在所述第三固定件和所述第四固定件之间。
在一些实施方式中，所述第一固定件和第二固定件相向的一侧外壁均设置有用于旋入所述所述第一弹簧骨架的螺旋固定槽，所述第一固定件和第二固定件反向的一侧外壁均设置有收紧槽，密封圈将所述第一密封膜压入所述收紧槽，所述第三固定件和所述第四固定件相向的一侧外壁均设置有用于旋入所述所述第二弹簧骨架的螺旋固定槽，所述第三固定件和所述第四固定件反向的一侧外壁均设置有收紧槽，密封圈将所述第二密封膜压入所述收紧槽。
在一些实施方式中，所述第一气嘴设置在所述第一固定件的顶部。
在一些实施方式中，所述第一气嘴的端口接入负压产生装置。
在一些实施方式中，所述固体颗粒的粒径小于或等于3mm。
在一些实施方式中，所述牵引机构包括安装在所述第一固定件的顶部的驱动舵机，以及一端卷绕在所述驱动舵机的舵盘的驱动绳，所述驱动绳的另一端固定在所述第二固定件的边缘，所述驱动绳与所述第一弹簧骨架的轴线形成的平面竖直于地面。
在一些实施方式中，所述第二气嘴设置在所述第三固定件的侧面。
在一些实施方式中，所述第二气嘴的端口接入正负压产生装置。
在一些实施方式中，所述第三固定件和所述第四固定件相向的端面均设置有用于安装所述连杆机构的其中一端的铰接支座。
在一些实施方式中，所述连杆机构为二段式连杆，且两根所述二段式连杆镜像对称设置，或者多根二段式连杆圆周分布。
本发明的有益效果为：通过设置一密封的柔性弯曲段和柔性伸缩段，采用物理钳制原理提高柔性弯曲段整体的结构硬度，从而提高机械臂的负载能力，再采用刚柔材料结合结构提高柔性伸缩段的刚性，以便柔性机械臂整体能够实现大比例伸缩运动，从而减轻对弯曲段的负载要求，有利于在狭窄环境中完成任务。
附图说明
图1为本发明实施例公开的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂的立体示意图；
图2为本发明实施例公开的柔性弯曲段的剖切示意图；
图3为本发明实施例公开的柔性弯曲段的立体示意图；
图4为本发明实施例公开的柔性弯曲段的剖切示意图；
图5为本发明实施例公开的柔性弯曲段的正视图；
其中：100-柔性弯曲段，200-柔性伸缩段，1-第一弹簧骨架，2-第一固定件，3-第二固定件，4-第一密封膜，5-第一密闭空间，6-第一气嘴，7-牵引机构，8-第二弹簧骨架，9-第三固定件，10-第四固定件，11-第二密封膜，12-第二密闭空间，13-第二气嘴，14-连杆机构，15-螺旋固定槽，16-收紧槽，17-铰接支座，701-驱动舵机，702-舵盘，703-驱动绳。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
本实施例提出了一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，通过设置一密封的柔性弯曲段100和柔性伸缩段200，采用物理钳制原理提高柔性弯曲段100整体的结构硬度，从而提高机械臂的负载能力，再采用刚柔材料结合结构提高柔性伸缩段200的刚性，以便柔性机械臂整体能够实现大比例伸缩运动，从而减轻对弯曲段的负载要求，有利于在狭窄环境中完成任务。
如图1所示，包括固定连接的柔性弯曲段100和柔性伸缩段200，其中，
参阅图2，柔性弯曲段100包括第一弹簧骨架1，以及分别固定在第一弹簧骨架1两端的第一固定件2和第二固定件3，第一弹簧骨架1的外侧包裹第一密封膜4，第一密封膜4的两端分别固定在第一固定件2和第二固定件3的外侧，第一密封膜4的内部形成第一密闭空间5，第一密闭空间5的内部填充固体颗粒，且第一固定件2的表面设置有与第一密闭空间5连通的第一气嘴6，继续参阅图1，第一固定件2的顶部圆周分布有至少三个牵引机构7，牵引机构7的动作端对应地固定在第二固定件3的边缘。需要说明的是，此处所说的“对应”，指的是数个牵引机构7之间相隔相同的角度，则各个动作端也应相隔相同的角度。
对于上述的柔性弯曲段100，第一弹簧骨架1作为柔性弯曲段100的支撑骨架，其端部固定的第一固定件2可以与其他的驱动设备连接，比如延伸的机械臂，第二固定件3则可以与第三固定件9连接，第一弹簧骨架1的外部包裹第一密封膜4后，配合第一固定件2和第二固定件3的密封后，随即形成第一密闭空间5，同时在第一密闭空间5的内部填充固体颗粒，当通过第一气嘴6对第一密闭空间5进行抽气，利用钳制原理可以增加固体颗粒间的压力，从而增加固体颗粒间的摩擦、抑制固体颗粒的运动，最终表现为增加柔性弯曲段100的硬度，提高整体结构的负载能力。另外，通过控制不同牵引机构7的动作端的牵引长度，能够使得柔性弯曲段100达到设定的弯曲角度。
可选的，第一气嘴6设置在第一固定件2的顶部，能够显著减小的横截面积，以使机械臂进入更狭窄的环境。
第一气嘴6的端口接入负压产生装置，如真空泵或者负压风机。
固体颗粒的粒径小于或等于3mm，可选的，如大米、研磨的咖啡豆等固体小颗粒。
上述的牵引机构7可以是任意的柔性牵引结构，在一示例中，参阅图3，牵引机构7包括安装在第一固定件2的顶部的驱动舵机701，以及一端卷绕在驱动舵机701的舵盘702的驱动绳703，驱动绳703的另一端固定在第二固定件3的边缘，驱动绳703与第一弹簧骨架1的轴线形成的平面竖直于地面。在该方案中，柔性弯曲段100采用绳驱的方式进行运动，驱动舵机701控制驱动绳703运动，一共有三个驱动绳，采用等角度均匀圆周分布，通过控制不同驱动舵机701的转轴运行角度、或者控制驱动绳的牵引长度，均能够控制第一弹簧骨架1的弯曲角度。
参阅图4，柔性伸缩段200包括第二弹簧骨架8，以及分别固定在第二弹簧骨架8两端的第三固定件9和第四固定件10，第二弹簧骨架8的外侧包裹第二密封膜11，第二密封膜11的两端分别固定在第三固定件9和第四固定件10的外侧，第二密封膜11的内部形成第二密闭空间12，第三固定件9的表面设置有与第二密闭空间12连通的第二气嘴13，还包括至少两个连杆机构14，连杆机构14的两端分别设置在第三固定件9和第四固定件10之间。
对于上述的柔性伸缩段200，其密封结构可参考上述的柔性弯曲段100，不同之处主要在于连杆机构14，由于柔性伸缩段200仅需进行直线伸缩运动，为提高柔性伸缩段200的刚度，运动时不发生弯曲，第三固定件9和第四固定件10之间设置了连杆机构14，通过连杆机构14自带的刚性提高了柔性伸缩段200的负载能力。
如图2和图4所示，第一固定件2和第二固定件3相向的一侧外壁均设置有用于旋入第一弹簧骨架1的螺旋固定槽15，第一固定件2和第二固定件3反向的一侧外壁均设置有收紧槽16，密封圈将第一密封膜4压入收紧槽16，第三固定件9和第四固定件10相向的一侧外壁均设置有用于旋入第二弹簧骨架8的螺旋固定槽15，第三固定件9和第四固定件10反向的一侧外壁均设置有收紧槽16，密封圈将第二密封膜11压入收紧槽16。
由于第二固定件3和第三固定件9之间存在结合，为避免第二气嘴13的设置位置受到干涉，如图5所示，第二气嘴13设置在第三固定件9的侧面，然后，第二气嘴13的端口接入正负压产生装置，通过正负压产生装置驱动柔性伸缩段200直线伸缩。
更优的，第三固定件9和第四固定件10相向的端面均设置有用于安装连杆机构14的其中一端的铰接支座17。
可选的连杆机构14为二段式连杆，且两根二段式连杆镜像对称设置，或者多根二段式连杆圆周分布，避免其中一段连杆机构14受到过大的负荷。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，包括固定连接的柔性弯曲段和柔性伸缩段，其中，
所述柔性弯曲段包括第一弹簧骨架，以及分别固定在所述第一弹簧骨架两端的第一固定件和第二固定件，所述第一弹簧骨架的外侧包裹第一密封膜，所述第一密封膜的两端分别固定在所述第一固定件和所述第二固定件的外侧，所述第一密封膜的内部形成第一密闭空间，所述第一密闭空间的内部填充固体颗粒，且所述第一固定件的表面设置有与所述第一密闭空间连通的第一气嘴，所述第一固定件的顶部圆周分布有至少三个牵引机构，所述牵引机构的动作端对应地固定在所述第二固定件的边缘；
所述柔性伸缩段包括第二弹簧骨架，以及分别固定在所述第二弹簧骨架两端的第三固定件和第四固定件，所述第二弹簧骨架的外侧包裹第二密封膜，所述第二密封膜的两端分别固定在所述第三固定件和所述第四固定件的外侧，所述第二密封膜的内部形成第二密闭空间，所述第三固定件的表面设置有与所述第二密闭空间连通的第二气嘴，还包括至少两个连杆机构，所述连杆机构的两端分别设置在所述第三固定件和所述第四固定件之间。
2.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述第一固定件和第二固定件相向的一侧外壁均设置有用于旋入所述所述第一弹簧骨架的螺旋固定槽，所述第一固定件和第二固定件反向的一侧外壁均设置有收紧槽，密封圈将所述第一密封膜压入所述收紧槽，所述第三固定件和所述第四固定件相向的一侧外壁均设置有用于旋入所述所述第二弹簧骨架的螺旋固定槽，所述第三固定件和所述第四固定件反向的一侧外壁均设置有收紧槽，密封圈将所述第二密封膜压入所述收紧槽。
3.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述第一气嘴设置在所述第一固定件的顶部。
4.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述第一气嘴的端口接入负压产生装置。
5.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述固体颗粒的粒径小于或等于3mm。
6.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述牵引机构包括安装在所述第一固定件的顶部的驱动舵机，以及一端卷绕在所述驱动舵机的舵盘的驱动绳，所述驱动绳的另一端固定在所述第二固定件的边缘，所述驱动绳与所述第一弹簧骨架的轴线形成的平面竖直于地面。
7.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述第二气嘴设置在所述第三固定件的侧面。
8.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述第二气嘴的端口接入正负压产生装置。
9.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述第三固定件和所述第四固定件相向的端面均设置有用于安装所述连杆机构的其中一端的铰接支座。
10.如权利要求1所述的大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂，其特征在于，所述连杆机构为二段式连杆，且两根所述二段式连杆镜像对称设置，或者多根二段式连杆圆周分布。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310794029.0A CN116968078A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310794029.0A CN116968078A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116968078A true CN116968078A (zh) | 2023-10-31 |
Family
ID=88480655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310794029.0A Pending CN116968078A (zh) | 2023-06-30 | 2023-06-30 | 一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116968078A (zh) |
-
2023
- 2023-06-30 CN CN202310794029.0A patent/CN116968078A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105538288B (zh) | 机器人 | |
| CN107283405B (zh) | 一种机械臂 | |
| CN104039647B (zh) | 具有主翼和增升体的机翼及实现调节增升体相对于主翼的运动的方法 | |
| CN103895012B (zh) | 一种仿象鼻机械臂单元装置 | |
| US8210587B2 (en) | Gripper for objects | |
| CN103659825B (zh) | 弯曲自锁气动欠驱动机器人手指装置 | |
| US20140190289A1 (en) | Motorized drive system and method for articulating a joint | |
| CN106741822B (zh) | 含并联机构的飞行器变形头锥 | |
| CN109352631B (zh) | 三分支五自由度并联平台 | |
| CN110155201A (zh) | 一种柔性仿生的气动爬壁机器人 | |
| WO2023134185A1 (zh) | 基于介电弹性体最小能量结构的机械臂 | |
| CN108621197B (zh) | 一种用于绳驱动机器人的变刚度控制装置 | |
| CN108472815A (zh) | 一种机器人灵巧手 | |
| CN114055436A (zh) | 一种便携式全耦合并联型连续体机械臂 | |
| CN116968078A (zh) | 一种大负载可弯曲伸缩的柔性机械臂 | |
| US6863239B2 (en) | Fluid conduit for use with hydraulic actuator | |
| CN115091450A (zh) | 柔性机械臂及机器人 | |
| CN113396035A (zh) | 用于在可编程运动系统中的软管布线的系统和方法 | |
| US12064869B2 (en) | Morphable inertial appemdage, systems and associated methods | |
| CN110562442B (zh) | 一种采用半柔性驱动控制的襟翼装置 | |
| CN210161196U (zh) | 一种机器人的多自由度关节构件 | |
| CN114030006B (zh) | 一种机械臂智能伸缩结构 | |
| US20060131907A1 (en) | Articulated robotic serial mechanism and method | |
| US11364626B2 (en) | 6-dof parallel robot with a double-gyroscopic component | |
| CN211220709U (zh) | 仿生机械臂 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |