[发明专利]一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统

权利要求书

1.一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统，其特征在于，该系统包括N节机械臂模块，N为大于1的自然数；各单节机械臂模块有3个自由度，分别是2个弯曲自由度以及1个进给自由度，相邻机械臂模块之间嵌套组合在一起，并可进行相对运动；

各单节机械臂模块均包括驱动机构和功能执行机构，所述的驱动机构和功能执行机构通过4个相隔90°布置的方键连接；

所述的驱动机构包括固定板(506)、4个电机驱动单元(501)、4个直线轴承(505)、传动螺母(504)、电机b(502)、丝杠b(503)、驱动杆(601)和圆弧片(603)；所述的直线轴承(505)与机架中的导向光轴(207)配合，使得与其对应的机械臂模块能够沿导向光轴(207)上滑动，所述的电机驱动单元(501)是推拉驱动杆(601)的装置，4个电机驱动单元(501)相隔90°分布在一个圆上，相隔180°的两个电机驱动单元(501)协同驱动，一个推驱动杆(601)，一个拉驱动杆(601)，运动量相等，所述的圆弧片(603)为四分之一圆弧，4片圆弧片连接成一个完整的圆片，所述的电机b(502)带动丝杠b(503)转动，丝杠b(503)与下一节机械臂模块上的传动螺母配合，实现下一节机械臂模块的整体直线进给运动。

2.根据权利要求1所述的一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统，其特征在于，所述的系统还包括机架，第一节机械臂模块安装在机架上并可相对机架向外伸展，其余各节机械臂模块可逐级往外伸展，并可在伸展的过程中实现弯曲运动，所述的机架与第一节机械臂模块之间，以及相邻机械臂模块之间设有进给机构，实现进给运动。

3.根据权利要求2所述的一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统，其特征在于，所述的机架包括框架(201)以及固定支架(202)，框架(201)的前端板(203)和后端板(204)上固定4根导向光轴(207)，为机械臂模块进给运动导向；前端板(203)上固定第一节机械臂模块的进给机构(206)，实现第一节机械臂模块的整体直线进给运动，第一节机械臂模块的功能执行机构由前端板(203)上的孔(205)伸出。

4.根据权利要求2所述的一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统，其特征在于，所述的进给机构包括电机a(301)、联轴器a(302)、锥齿轮(303)、联轴器b(304)和丝杠a(305)，所述的电机a(301)通过联轴器a(302)驱动一对锥齿轮(303)，锥齿轮(303)的转动通过联轴器b(304)转换成丝杠a(305)的转动，丝杠a(305)与第一节机械臂模块相配合，实现第一节机械臂模块整体直线进给运动。

5.根据权利要求1所述的一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统，其特征在于，所述的电机驱动单元(501)包括电机c(701)、联轴器c(702)、直齿轮(703)、固定角码(704)、丝杠c(801)、光轴(802)、传动螺母(803)和压块a(804)，电机c(701)通过联轴器c(702)与直齿轮(703)将旋转运动传递到丝杠c(801)，使得传动螺母(803)沿光轴(802)进行直线运动，压块a(804)将驱动杆(601)压紧在传动螺母(803)上，传动螺母(803)进行直线运动时，将推动或者拉动驱动杆(601)，驱动杆(601)另一端穿过圆弧片(603)通过压块b(1108)压紧在功能执行机构固定环(1107)上，四个电机驱动单元(501)通过控制驱动杆(601)的运动来控制功能执行机构固定环(1107)的运动，整个电机驱动单元通过固定角码(704)与固定板(506)连接。

6.根据权利要求1所述的一种模块化高冗余多自由度柔性机械臂系统，其特征在于，所述的功能执行机构(402)包括功能执行机构远端结构(901)与功能执行机构近端结构(902)。