[发明专利]一种仿生象鼻机器人

说明书

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种超冗余可重构仿生象鼻机器人。

背景技术

仿生象鼻机器人是指能够模仿自然界中象鼻的外部形状、运动原理和行为方式，能够跟象鼻一样灵活工作的机器人，具有较高的运动灵活性，能够特殊未知环境下具有良好的适应性。

目前，仿生象鼻机器人多为采用气囊、绳索、人造肌肉或形状记忆合金等驱动形式实现的超冗余或连续型机器人。其中，多余的自由度可用来改善机器人的运动及动力学特性，如增加灵活性、躲避障碍、回避奇异、优化关节速度等，从而提高机器人的灵活性和柔韧性。但是现有的象鼻机器人的结构还是存在一些缺陷，没有很好的将各种特性结合在一起，导致整体上机械结构的刚度和稳定性偏弱、负载能力较低。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种仿生象鼻机器人，以克服现有技术下象鼻机器人刚度小，稳定性差，负载能力较低等问题。

（二）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种仿生象鼻机器人，所述机器人包括机架、象鼻外罩、象鼻机构和操作手爪；所述象鼻机构包括多个关节单元，且各关节单元串接在一起；所述象鼻机构的一端与机架悬挂连接，其另一端与操作手爪连接，所述象鼻外罩包在象鼻机构的外部。

优选地，所述关节单元包括上平台、下平台、中间运动支链和外运动支链；各关节单元的上平台均与另一个关节单元的下平台连接；最外端的下平台与机架连接，最外端的上平台与操作手爪连接；所述中间运动支链的一端固定在下平台的中心处，其另一端与上平台铰接；所述外运动支链为三个，外运动支链的两端分别与上平台和下平台铰接，且三个外运动支链与上平台和下平台的铰接位置沿圆周方向均匀分布。

优选地，所述中间运动支链与上平台的铰接方式为球铰，或者为转动副配合虎克铰；所述外运动支链与上平台的铰接方式为球铰，其与下平台的铰接方式为虎克铰或球铰。

优选地，所述中间运动支链和外运动支链均为伸缩驱动机构，所述伸缩驱动机构的伸缩端与上平台铰接。

优选地，所述伸缩驱动机构为电机和电动缸的组合。

或者，所述伸缩驱动机构为液缸。

或者，所述伸缩驱动机构为气缸。

或者，所述伸缩驱动机构为电机、丝杠、滑鞍和定长杆的组合，所述滑鞍位于丝杠的端部，所述定长杆与滑鞍连接。

优选地，各个下平台和上平台的尺寸从机架到操作依次减小。

优选地，所述上平台和下平台均设有三块形状相同且沿圆周方向均匀分布的扇形镂空区域。

（三）有益效果

本发明通过将多个四自由度的关节单元依次串接在一起形成象鼻机构，通过关节单元中的伸缩驱动机构使仿生象鼻机器人实现伸缩、蜿蜒、蠕动和侧摆等动作，其具有刚度高，灵活性好，操作空间大，承受负载大，可重构性强，模块化程度高等特点，可应用于危险品抓放搬运、狭小空间穿越探测等作业任务。

附图说明

图1为本发明实施例的仿生象鼻机器人的结构图。

图2为本发明实施例的仿生象鼻机器人去除象鼻外罩后的结构图。

图3为本发明实施例的仿生象鼻机器人的关节单元的结构图。

图4是本发明实施例的仿生象鼻机器人的关节单元与操作手爪连接的示意图。

图中；1：机架；2：操作手爪；3：象鼻外罩；4：上平台；5：虎克铰；6：转动副；7：球铰；8：电动缸；9：电机；10：下平台。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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。此外，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。