[实用新型]一种超弹性合金片机械臂

说明书

技术领域

本发明涉及一种超弹性合金片机械臂及其结构，属于机器人技术领域。

背景技术

机械臂作为自动化领域的代表性产品，越来越多的应用于各个工作环境，它的出现不仅替代了人工劳动，提高了工作效率，而且在高危险、高要求的工作环境中，体现了独特的优势。传统的工业用机械臂体积庞大，转动自由度有限，其柔性度不高，不能应用在狭窄空间作业，因此出现了多自由度的蛇形机械臂。蛇形机械臂由于其仿蛇的结构特点，使其具有较高的自由度，能够轻易的通过弯管道、狭窄空间等，从而引起了研究者的兴趣。但是目前大多数蛇形机械臂，尤其是线驱动形式的蛇形机械臂，存在结构复杂、控制难度大、驱动机构笨重、拉线运动耦合性严重等问题，这也限制了蛇形机械臂的进一步研究与普及。

发明内容

本发明针对现有结构存在的缺陷，提出了一种采用超弹性合金片连接的、具有新型布线形式的、驱动机构精简的多关节机械臂。该机械臂采用杠杆结构驱动，驱动器采用塔式结构安装，有效减少驱动机构的数量；拉线采用十字形的排线形式，有效减小拉线运动时的耦合问题。

本发明采取的技术方案为：一种超弹性合金片机械臂，包括机械臂关节体和驱动机构，机械臂关节体和驱动机构通过拉线机械连接。

所述机械臂关节体包括小关节体、大关节体、超弹性合金片、前端摄像头以及铆钉。

所述驱动机构包括驱动机构外壳、底盘、电动推杆、杠杆和连接件。

所述前端摄像头安装在机械臂关节体的最前端，可实时采集并传输工作环境的图像，前端摄像头可以根据工作需要替换为机械手等工具。

所述机械臂关节体包括小关节体和大关节体两种型号，其中机械臂的前半部分由于所穿过的拉线的数量较少，同时为了减轻整体机械臂的重量，采用半径较小的小关节体；机械臂的后半部分由于穿过的拉线数量较多，采用半径较大的大关节体。

所述小关节体和大关节体又包括主动关节和从动关节，每相邻的两个主动关节之间安装有N个从动关节，N≥1，各个主动关节之间采用正交连接的形式，主动关节和从动关节之间通过超弹性合金片实现平行连接，超弹性合金片与主动关节和从动关节之间通过铆钉穿过轴孔进行固定。

所述小关节体和大关节体上均有十字型的拉线过孔，每个主动关节由两根对称固定的拉线进行驱动，从动关节只有拉线穿过，当主动关节转动时，从动关节通过超弹性合金片的弯曲变形，跟随主动关节在同一平面内转动。

所述驱动机构的电动推杆通过安装环固定在底盘上，每个电动推杆的推杆通过推杆连接孔与杠杆连接，杠杆又通过转轴孔与连接件上的转轴相连，各个连接件层叠连接，并通过中心柱固定在底盘上，从而使得各个杠杆的转轴处于同一轴线上。

所述驱动机构采用塔式结构，各个杠杆通过中心连接件层次叠加，杠杆呈现旋转梯次均匀排布结构，各个中心连接件可以任意叠加，通过固定螺栓连接，连接件螺丝孔呈圆周均匀排布，且连接件螺丝孔个数与中心连接件个数相对应，每相邻两个中心连接件安装后，其槽孔均有一定角度的错角，这样当中心连接件全部连接后，所有槽孔在360度圆周上均匀错开。

所述拉线通过端帽固定于主动关节上，拉线穿过驱动机构外壳上的拉线孔，卡扣安装在杠杆拉线孔的上方，拉线卡帽卡在卡扣上，拉线穿过杠杆拉线孔固定在杠杆上，当电动推杆工作时，带动杠杆转动，从而驱动拉线，进而驱动对应的主动关节转动。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

本发明的一个效果在于，通过超弹性合金片代替轴承连接各个关节，减轻重量，没有机械间隙，运动精度高，结构简单；

本发明的一个效果在于，关节之间正交连接，相邻主动关节之间有若干从动关节片，增加机械臂弯曲的柔性；

本发明的一个效果在于，关节驱动拉线的拉线孔采用十字形，有效的减小了拉线之间运动时的耦合性，提高控制精确性；

本发明的一个效果在于，驱动机构采用杠杆驱动，且各个杠杆的转轴处于轴对齐的形式，杠杆旋转梯次均匀排布，能够减少驱动单元的数量，缩小驱动机构的体积；

本发明的一个效果在于，采用塔式驱动器结构，各个中心连接件采用模块化形式，可任意层叠，便于增减驱动单元。

附图说明

图1是机械臂整体结构示意图；

图2是机械臂关节体分单元示意图；

图3是机械臂一组正交关节体示意图；

图4是机械臂关节体示意图；

图5是机械臂关节体弯曲示意图；

图6是驱动机构剖视图；