[发明专利]绳传动象鼻仿生机械臂

说明书

本发明公开绳传动象鼻仿生机械臂，包含底座、基台、波纹管、扩展台、小齿轮、转臂电机、转轴电机、两个联轴器、五个转台、驱动轴、传动绳、三个锥齿轮、两个转台轴承，底座与基台之间安装有一个转台轴承，相邻的两个转台构成转动副，扩展台与中央锥齿轮之间安装有一个转台轴承，左锥齿轮和右锥齿轮均与中央锥齿轮构成轮齿啮合关系，驱动轴为能传递扭矩的柔性材质，其下端与转轴电机的输出轴连接，其上端与中央锥齿轮连接，扩展台上端面设有六个螺纹孔，可安装不同的执行机构，传动绳一端固定于左锥绳轮，另一端固定于右锥绳轮，并依次缠绕于各转台下端的绳轮上，转臂电机控制所述机械臂的转动，转轴电机控制所述机械臂的弯曲。

技术领域

本发明涉及一种机械臂，具体涉及的是绳传动象鼻仿生机械臂。

背景技术

大自然一直是人类发明家和工程师们取之不尽、用之不竭的灵感之源。计算机控制的机械臂也越来越复杂和灵巧，逐步开始向伸缩性和柔韧度的方向发展，受生物学启发的机器人研究正如火如荼的开展。

受到章鱼的臂爪、乌贼的触手和大象鼻子的启发，本发明主要是一种相似的柔性连续体机械臂。章鱼在捕食和抓取食物时充分利用了其臂爪所具有的灵活性。但在给它喂食的时候，它能够弯曲触须形成和人手臂类似的关节。而象鼻是大象采食时主要依靠的肢体结构，类似于人的手臂，能够实现多个方向的弯曲，还具有较好的柔性。

德国费斯托(Festo)公司模仿大象鼻子和鱼鳍概念研制了一种利用气体驱动的仿象鼻柔性机械臂。该装置由多个沿着曲线以堆叠的方式布置的操纵组件构成，每个操纵组件又分别包含多个联接板和多个流体腔。

综上所述，目前仿象鼻机械手已经有一些成果，主要采用气动方式实现，由于空气压缩机体积庞大，所以整个系统占地面积大；另外该装置的结构复杂、成本昂贵；还存在气密性等问题，能耗也高。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的不足之处，提出绳传动象鼻仿生机械臂，其具有多个自由度，能够向不同方向弯曲，使连接在机械臂末端的工具可以抵达某个空间位置，同时具有自重轻、体积小、结构紧凑和成本低等特点。

本发明所采用的技术方案为：绳传动象鼻仿生机械臂，包含底座、基台、基台齿轮、波纹管、扩展台、小齿轮、转臂电机、第一联轴器、第二联轴器、第一转台、驱动轴、传动绳、第二转台、第三转台、第四转台、第五转台、左锥齿轮、右锥齿轮、第一转台轴承、第二转台轴承、中央锥齿轮、转轴电机，其特征在于：基台上部为圆盘结构，下部为基台齿轮，两者之间通过四个立柱连接为一个整体，底座为上开口的圆柱空腔结构，其顶端与第一转台轴承的内圈通过螺钉紧固连接，第一转台轴承的外圈通过螺钉与基台齿轮底部紧固连接，转轴电机通过螺钉安装于基台齿轮底侧中心位置，底座外侧设有一个电机座，转臂电机与电机座通过螺钉紧固连接，转臂电机输出轴上安装有小齿轮，小齿轮与基台齿轮啮合传动，基台上部的圆盘结构上侧中心位置设有一个空心圆柱结构，所述空心圆柱外侧顶端横向设有两个同轴心的转轴，基台上部的圆盘结构中设有两个圆孔，两个圆孔的位置关于基台的中心对称，基台圆盘结构的下侧面设有一个硬质弯管，弯管将上述两个圆孔连通，波纹管安装于基台和扩展台之间。