CN213918287U - 一种基于3rrs并联机构的模块化蛇形机器臂 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，包括依次串接的多个RRS并联模块，RRS并联模块包括静平台、动平台以及设置于静平台和动平台之间的三支链，三支链上端于静平台的下表面排列成正三角形，且三支链下端于静平台的上表面排列成正三角形，每一支链包括两侧板、连杆以及舵机，两侧板下端分别与静平台可转动连接，连杆下端分别与两侧板上端可转动连接，连杆上端与动平台铰接，舵机的输出端固定连接连杆，任意一RRS并联模块的动平台连接相邻一RRS并联模块的静平台。本实用新型的有益效果：可以准确到达目标位置，较大刚度和灵活度，能够完成地下综合管廊狭窄地区的检测和维修任务，RRS并联模块的刚度较大，对舵机的扭矩要求不大。

Description

一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂

技术领域

本实用新型涉及仿生机器人技术领域，尤其涉及一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂。

背景技术

现在随着城市化进程不断加大，地下综合管廊的建设长度不断增加，而地下综合管廊狭小、复杂处的检修工作的难度不断上升。随着科学技术的不断发展，蛇形机械臂的应用也越来越广泛，多用来解决狭小复杂的工作空间中的检测和维修工作。蛇形机械臂是以生物蛇为原型设计的，具有较小的横截面积、可收缩、自由度多、灵活程度大的特点。然而现有的蛇形机器人多采用若干关节组成，每个关节有一个驱动器，通过通知驱动器来使蛇形机械臂末端达到指定位置。但上述机构的柔顺性和刚度不足，无法灵活的达到目标位置并且负载较小，对驱动电机的扭矩需求过大。

实用新型内容

有鉴于此，为了解决现有蛇形机械臂灵活性和刚度上存在的问题，本实用新型的实施例提供了一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂。

本实用新型的实施例提供一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，包括依次串接的多个RRS并联模块，每一所述RRS并联模块包括静平台、位于所述静平台上方的动平台以及设置于所述静平台和所述动平台之间的三支链，三所述支链上端于所述静平台的下表面排列成正三角形，且三所述支链下端于所述静平台的上表面排列成正三角形，每一所述支链包括相对竖直平面对称设置的两侧板、连杆以及舵机，两所述侧板下端分别与所述静平台可转动连接，所述连杆下端分别与两所述侧板上端可转动连接，所述连杆上端与所述动平台铰接，所述舵机的输出端固定连接所述连杆，用以驱动所述连杆转动，任意一所述RRS并联模块的动平台连接相邻一所述RRS并联模块的静平台。

进一步地，两所述侧板上端的转动轴线重合，两所述侧板下端的转动轴线重合。

进一步地，每一所述支链还包括U形支架，所述支架固定于所述静平台上，两所述侧板下端分别与所述支架的相对两侧面可转动连接。

进一步地，所述连杆下端设有U形的转动槽，两所述侧板上端分别与所述转动槽的相对两侧面可转动连接。

进一步地，每一所述侧板上端通过上轴承与所述转动槽一侧面转动连接、下端通过下轴承与所述支架的一侧面转动连接，所述转动槽侧面外侧设有阶梯状的上安装槽和上螺钉，所述上轴承设置于所述上安装槽内，所述上螺钉贯穿所述上轴承内孔并螺纹连接所述侧板，所述支架的侧面外侧设有阶梯状的下安装槽和下螺栓，所述下轴承设置于所述下安装槽内，所述下螺栓贯穿所述下轴承内孔和所述侧板并通过紧固螺母连接。

进一步地，所述侧板与所述紧固螺母之间还设有垫片。

进一步地，所述连杆上端通过球头鱼眼与所述动平台铰接，所述球头鱼眼下端固定连接所述连杆、上端嵌入所述动平台并通过紧固螺钉连接。

进一步地，所述舵机固定于两所述侧板之间，所述转动槽一侧面上设有卡槽，所述舵机的输出端为舵机大臂，所述舵机大臂卡入所述卡槽内并通过安装螺钉固定。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，由多个RRS并联模块串联形成，每个RRS并联模块既可以内缩也可以外扩，通过控制每个支链处的舵机的转动角度，调整动平台相对于静平台的运动，可以实现蛇形机械臂的不同转动方式，可以准确到达目标位置，较大的刚度和灵活度，能够完成地下综合管廊狭窄地区的检测和维修任务，具有较强的应用价值，同时RRS并联模块的刚度较大，对舵机的扭矩要求不大。

附图说明

图1是RRS并联模块的立体示意图；

图2是RRS并联模块的第一主视图；

图3是RRS并联模块的第一主视图；

图4是图3中RRS并联模块的A-A剖面示意图；

图5是图2中支架10与侧板5的连接示意图；

图6是图2中连杆6与侧板5的连接示意图；

图7是本实用新型实施例一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂伸展的示意图；

图8是本实用新型实施例一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂收缩的示意图；

图9是本实用新型实施例一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂弯曲的示意图。

图中：1-RRS并联模块、2-静平台、3-动平台、4-支链、5-侧板、6-连杆、7-舵机、8-球头鱼眼、9-转动槽、10-支架、11-上轴承、12-上螺栓、13-下轴承、14-下螺钉、15-舵机大臂、16-安装螺钉、17-固定螺母、18-紧固螺钉、19-紧固螺母。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图7、8和9，本实用新型的实施例提供了一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，包括多个RRS并联模块1，所有RRS并联模块1依次串接形成蛇形长臂。

具体的，请参考图1、2、3和4，每一所述RRS并联模块1包括静平台2、动平台3和三支链4，所述动平台3设置于所述静平台2上方，所述动平台3与所述静平台2上下相对设置，这里所述静平台2和所述动平台3均为圆环盘状。三所述支链4分散设置于所述静平台2和所述动平台3之间、互不干扰。三所述支链4上端于所述静平台2的下表面排列成正三角形，且三所述支链4下端于所述静平台2的上表面排列成正三角形。

每一所述支链4包括相对竖直平面对称设置的两侧板5、连杆6以及舵机7。这里两所述侧板5均为椭圆长条形的平板，两所述侧板5下端分别与所述静平台2可转动连接，所述连杆6下端分别与两所述侧板5上端可转动连接，两所述侧板5上端绕同一水平直线转动，两所述侧板5上端的转动轴线重合；两所述侧板5下端同时绕另一水平直线转动，两所述侧板5下端的转动轴线重合，且这两水平直线平行设置。

进一步的，每一所述支链4还包括U形支架10，所述支架10固定于所述静平台2上，两所述侧板5下端分别与所述支架10的相对两侧面可转动连接。所述连杆6下端设有U形的转动槽9，两所述侧板5上端分别与所述转动槽9的相对两侧面可转动连接。

具体的，请参考图5和6，所述转动槽9的槽口与所述支架10的开口上下相对设置，两所述侧板5上端位于所述转动槽9两侧面之间、下端位于所述支架10两侧面之间。每一所述侧板5上端通过上轴承11与所述转动槽9一侧面转动连接、下端通过下轴承13与所述支架10的一侧面转动连接，所述转动槽9侧面外侧设有阶梯状的上安装槽和上螺钉12，所述上轴承11设置于所述上安装槽内，所述上螺钉12贯穿所述上轴承11内孔并螺纹连接所述侧板5，所述支架10的侧面外侧设有阶梯状的下安装槽和下螺栓14，所述下轴承13设置于所述下安装槽内，所述下螺栓14贯穿所述下轴承13内孔和所述侧板5并通过紧固螺母19连接，所述侧板5与所述紧固螺母之间还设有垫片20，以加强紧固效果。这样每一所述侧板5上端可绕所述上螺钉12转动、下端可绕所述下螺栓14转动。

所述舵机7的输出端固定连接所述连杆6，用以驱动所述连杆6转动。具体的，所述舵机7固定于两所述侧板5之间，所述转动槽9一侧面上设有卡槽，所述舵机7的输出端为舵机大臂16，所述舵机大臂16卡入所述卡槽内并通过安装螺钉16固定。这样所述舵机7可驱动所述连杆6转动。

所述连杆6上端与所述动平台3铰接，这里所述连杆6上端通过球头鱼眼8与所述动平台3铰接，所述连杆6上部设有固定螺母17，所述球头鱼眼8的下端与所述固定螺母17螺纹连接，使所述球头鱼眼8下端固定连接所述连杆6。所述球头鱼眼8的上端嵌入所述动平台3内的卡槽内，在所述动平台3的上部设置紧固螺钉18，即所述球头鱼眼8上端嵌入所述动平台3并通过紧固螺钉18连接。

对于任意一所述RRS并联模块1，其每一所述支链4均可独立进行伸展和弯曲，即在舵机7的驱动作用下，使所述连杆6与两所述侧板5之间发生相对转动，调整所述动平台3相对所述静平台2的运动。

进一步的，请参考图7、8和9，对于本申请基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂而言，任意一所述RRS并联模块1的动平台3连接相邻一所述RRS并联模块1的静平台2，通过舵机7控制每一所述RRS并联模块1所述动平台3和所述静平台2之间的相对运动，可以实现蛇形机械臂的不同转动方式，具有如图7所示的展开状态、图8所示的收缩状态以及如图9所示的弯曲状态，具有较大的刚度和灵活度，可以准确到达目标位置，能够完成地下综合管廊狭窄地区的检测和维修任务能够完成地下综合管廊狭窄地区的检测和维修任务。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：包括依次串接的多个RRS并联模块，每一所述RRS并联模块包括静平台、位于所述静平台上方的动平台以及设置于所述静平台和所述动平台之间的三支链，三所述支链上端于所述静平台的下表面排列成正三角形，且三所述支链下端于所述静平台的上表面排列成正三角形，每一所述支链包括相对竖直平面对称设置的两侧板、连杆以及舵机，两所述侧板下端分别与所述静平台可转动连接，所述连杆下端分别与两所述侧板上端可转动连接，所述连杆上端与所述动平台铰接，所述舵机的输出端固定连接所述连杆，用以驱动所述连杆转动，任意一所述RRS并联模块的动平台连接相邻一所述RRS并联模块的静平台。

2.如权利要求1所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：两所述侧板上端的转动轴线重合，两所述侧板下端的转动轴线重合。

3.如权利要求1所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：每一所述支链还包括U形支架，所述支架固定于所述静平台上，两所述侧板下端分别与所述支架的相对两侧面可转动连接。

4.如权利要求3所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：所述连杆下端设有U形的转动槽，两所述侧板上端分别与所述转动槽的相对两侧面可转动连接。

5.如权利要求4所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：每一所述侧板上端通过上轴承与所述转动槽一侧面转动连接、下端通过下轴承与所述支架的一侧面转动连接，所述转动槽侧面外侧设有阶梯状的上安装槽和上螺钉，所述上轴承设置于所述上安装槽内，所述上螺钉贯穿所述上轴承内孔并螺纹连接所述侧板，所述支架的侧面外侧设有阶梯状的下安装槽和下螺栓，所述下轴承设置于所述下安装槽内，所述下螺栓贯穿所述下轴承内孔和所述侧板并通过紧固螺母连接。

6.如权利要求5所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：所述侧板与所述紧固螺母之间还设有垫片。

7.如权利要求5所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：所述连杆上端通过球头鱼眼与所述动平台铰接，所述球头鱼眼下端固定连接所述连杆、上端嵌入所述动平台并通过紧固螺钉连接。

8.如权利要求4所述的一种基于3RRS并联机构的模块化蛇形机器臂，其特征在于：所述舵机固定于两所述侧板之间，所述转动槽一侧面上设有卡槽，所述舵机的输出端为舵机大臂，所述舵机大臂卡入所述卡槽内并通过安装螺钉固定。

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