[发明专利]可伸缩软体机器人的单元模块

说明书

本发明公开了一种可伸缩软体机器人单元模块，每个单元模块包括转向驱动机构、腕关节运动机构、驱动电缆总成和通讯电缆总成；其中转向驱动机构实现单元模块的伸缩自由度，腕关节运动机构实现单元模块的扭转和弯折，使每一个单元模块具有五个自由度，柔韧性能佳；并通过驱动电缆总成和通讯电缆总成使单元模块减轻负载同时实现信号的传递和电力驱动保障；该可伸缩软体机器人单元模块能够实现单个模块负载能力增加和单个模块的直线位移加大的功能，并通过协调地控制四根驱动绳实现转向机构伸缩或向任意方向弯曲，增加了机器人的工作空间；此外，通过多个模块依次连接重构机械臂构型来适应不同的环境下的相应操控。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别涉及一种可伸缩软体机器人的单元模块。

背景技术

软体机器人具有自然界软体动物的部分特性，如章鱼触手的抓取能力。它由软体材料制成，并且能够承受较大应变。软体机器人能够改变自己的形状尺寸适应环境，在勘探勘测、军事侦察等方面有广泛的前景。

软体机器人具有连续性和多自由度的特点，它能较好的适应环境，通过自身的变形来适应不同的环境，在不同形态下完成各种复杂运动。

目前，软体机器人虽然已经得到了很大的发展，但仍然存在负载小，单个模块执行能力差的缺点。已公开专利申请106313028A公开了一种软体模块机器人单元模块，但该软体模块机器人单元模块的单元模块弯曲能力不强，在只有一个单元模块的情况下能够到达的任务空间较小，即使多个单元模块相连接也存在部分空间无法到达的问题空。

发明内容

本发明的目的是提供一种解决软体机器人负载小和单个模块执行力弱等问题的可伸缩软体机器人单元模块。

为此，本发明技术方案如下：

一种可伸缩软体机器人单元模块，包括转向驱动机构、腕关节运动机构、驱动电缆总成和通讯电缆总成；其中，

转向驱动机构包括转向驱动前面板、可伸缩气动管、转向驱动后面板、四根驱动绳和四个直流电机；其中，可伸缩气动管两端分别固定在转向驱动前面板的底面中心处和转向驱动后面板的顶面中心处，在转向驱动后面板中心处开设有与可伸缩气动管内部连通的通孔，该通孔通过送气管线与外部气源连通；在转向驱动前面板和转向驱动后面板上分别开设有沿圆周方向均布的四个绳孔，四个直流电机分别设置在转向驱动后面板底面且与四个绳孔一一对应，使四根驱动绳相互平行设置且一端固定在转向驱动前面板上、另一端穿出转向驱动后面板上绳孔并与固定在位于绳孔处的直流电机转轴上；

腕关节运动机构包括顶端设有前连接圆盘的连接轴、弧形连接端和后连接圆盘；其中，连接轴和弧形连接端接触端分别加工为圆形面和与圆形面相互配合的圆形凹面；后连接圆盘上表面设有两个对称设置连接片，两个连接片垂直于后连接圆盘且各沿径向开设有一个连接孔；弧形连接端下部两侧各设有一个与相邻侧连接孔相互配合的圆柱形凸起，使弧形连接端和后连接圆盘之间通过圆柱形凸起与连接孔相互配合形成活动连接；弧形连接端内自上而下依次设置有两个直流电机，位于上部的直流电机转轴与连接轴的中轴线重合，且转轴通过一根转轴延长轴延伸至所述连接轴中心盲孔内并通过连接支架将转轴延长轴与连接轴固定为一体，使所述连接轴能够随直流电机的转轴转动而发生自转；位于下部的直流电机转轴与弧形连接端两侧圆柱形凸起的中轴线重合，且转轴通过一根转轴延长轴延伸至一侧圆柱形凸起处并通过连接支架将转轴延长轴与弧形连接端固定为一体，使弧形连接端能够通过控制直流电机转轴进行正转和反转，实现弧形连接端相对于后连接圆盘发生在正负90°范围内的转动；