[发明专利]全柔性可控机械臂

说明书

技术领域

本发明属于智能机器人技术领域，具体涉及一种具有全柔性的可控机械臂。

背景技术

国内在农业机器人方面的研究始于20世纪90年代中期，相对于发达国家起步较晚。但不少院校、研究所都在进行采摘机器人和智能农业机械相关研究。在国内，果蔬采摘机器人的研究刚刚起步，大部分研究都是针对采摘机器人的某一部分进行的。浙江工业大学机械制造及自动化教育部重点实验室研发的气动柔性末端执行器，其主要由1个气动柔性扭转关节和3个气动柔性弯曲关节构成，扭转关节作为腕部，3个弯曲关节均安装在扭转关节转盘上，作为手指部分。这种机械手的结构虽然能有效的抓取且不伤害果实，但它对果实的要求较高。第一，果实必须近似球形，不能像黄瓜或茄子等类似椭圆形果实；第二，果实的最大直径不能超过三个手指所对应的内切圆的直径，最小不能小于三个手指弯曲到极限位置后所对应的内切圆的直径；第三，气动元件较多，控制复杂，所以并不适用于实际的农业生产。中国农业机械化科学研究院研发出4MG-275型自走式棉秆联合收获机，虽然已经研制成功，并实际应用在我国新疆棉花生产基地，但其采摘的核心部件是前端的一排排特质材料、特定结构的钢针，这种钢针寿命较短，在工作一段时间后就需要更换。这种钢针现在仍需向以色列进口，且价格昂贵，消耗量大，导致成本和维修费用都很高，在实际生产中并不适用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是具有全柔性可控制的机械臂结构。该设计性能稳定可靠，结构独特，具有较好的适应性，控制方式简单，与传统机械臂相比，结构复杂性降低。

一种全柔性可控机械臂，其特征在于：包括N个相同的十字架，柔性杆，中心架，N个相同的间隔套，紧固螺母；十字架中心开有内孔，十字架四个顶端开有端孔且水平放置，柔性杆和中心架为弹性材料且均竖直平行放置，在顶端，第一个十字架与四根柔性杆和一根中心架通过紧固螺母固定；在中间部分，中心架穿过N个相同的十字架的中心内孔和N个相同的间隔套且中心架与间隔套间隔放置，四根柔性杆穿过N个十字架的端孔；在底端，中心架与底端最后一个十字架通过紧固螺母固定。

本发明的创新点在于机械臂中柔性杆2采用弹性强的材料，在外力作用下柔性杆2可实现大幅度弯曲，并且不会产生塑性变形，十字架1保证在全柔性机械臂工作弯曲时，相临的两根柔性杆2之间距离相等。若使整个机械臂弯曲，抽动同侧两根柔性杆2，使同侧两根柔性杆2在十字架1的滑孔中向下滑动，而另一侧两根柔性杆2在外力作用下在十字架1中滑孔中向上滑动，同侧和另一侧的柔性杆2产生高度差，整个柔性臂弯曲，当同侧的柔性杆2收回时，柔性臂回复竖直状态。

本发明具有如下效果：拉动同侧柔性杆2，使柔性臂向本侧弯曲，收回柔性杆2，柔性臂恢复到竖直状态。

附图说明

图1是本发明顶端视图

图2是本发明剖面图

图3是本发面底端视图

图4是本发明的工作原理图

图中，1-十字架，2-柔性杆，3-中心架，4-间隔套，5-紧固螺母。

具体实施方式

一种全柔性可控机械臂，其特征在于：包括N个相同的十字架1，柔性杆2，中心架3，N个相同的间隔套4，紧固螺母5；十字架1中心开有内孔，十字架1四个顶端开有端孔且水平放置，柔性杆2和中心架3为弹性材料且均竖直平行放置，在顶端，第一个十字架1与四根柔性杆2和一根中心架3通过紧固螺母固定；在中间部分，中心架3穿过N个相同的十字架1的中心内孔和N个相同的间隔套4且中心架3与间隔套4间隔放置，四根柔性杆2穿过N个十字架的端孔；在底端，中心架3与底端最后一个十字架1通过紧固螺母固定。

下面结合附图对本发明做进一步说明：

如图1所示，在顶端，第一个十字架1与四根柔性杆2和一根中心架3通过紧固螺母固定。

如图2所示，在中间部分，中心架3穿过N个相同的十字架1的中心内孔和N个相同的间隔套4，四根柔性杆2穿过N个十字架的端孔。

本发明的工作过程如下：

如图4所示，中心架3及柔性杆2属弹性材料，柔性杆2可在十字架1中四周所开的孔中滑动，中心架3穿过十字架1的中心孔且不发生相对运动，多个十字架1通过多个间隔套4套于中心架3中。工作时，抽动一侧两根柔性杆2，使其在十字架外孔中向下滑动，推动另一侧两根柔性杆2，使其在十字架外孔中向上滑动，从而使整个柔性臂向一侧弯曲，达到整个弯曲的目的。