[发明专利]一种单自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组

说明书

本发明涉及一种单自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组，其包括支撑柱、单向弯曲弹簧、联动绳索、驱动绳索以及第一、第二过线结构。本发明沿轴向交替连接支撑柱与单向弯曲弹簧，支撑柱的周向外壁设置有第一过线结构，单向弯曲弹簧的周向外壁设置有第二过线结构；联动绳索通过第一、第二过线结构将单向弯曲弹簧与支撑柱联动，形成运动关节组；另有驱动绳索通过第一过线结构牵引关节组运动，减少柔性机械臂分布在各关节上的电机数目，减轻机械臂质量，提高机械臂刚性以及载荷能力，柔性机械臂响应速度快、动作平稳；同时设置单向弯曲弹簧的弯曲方向以及联动绳索、驱动绳索的分布方式，实现柔性机械臂关节组单自由度等曲率弯曲。

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种单自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组。

背景技术

随着机械臂工作环境的复杂化与多样化，例如航空航天、军事侦察、灾害救援、医疗手术等，机械臂需要具有更高的运动灵活性、环境适应性以及避开障碍物等能力；因此，在传统工业机械臂的基础上，需要赋予机械臂更多的自由度，柔性机械臂应运而生。

现有技术中关于柔性机械臂的记载，一类是受绳索驱动的单关节全约束机械臂，其单个关节受多个电机驱动，降低了系统稳定性，增加成本；另一类是采用弹性体作为机械臂支撑，减少了驱动电机的数量，但机械臂刚度骤降，负载能力以及空间运动能力受限。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种单自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组，利用本发明的装置，可以在减少驱动电机数目、减轻机械臂质量的同时，提高机械臂的响应速度，使柔性机械臂具有一定的刚性以及载荷能力，且柔性机械臂的各组成关节单自由度等曲率弯曲运动。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

支撑柱，所述支撑柱的周向外壁上设置有第一过线结构；

单向弯曲弹簧，所述单向弯曲弹簧的侧壁上均匀设置有两列沿轴向分布的互不连通的镂空结构，这两列周向相对的所述镂空结构相互对称；所述单向弯曲弹簧的周向外壁上设置有第二过线结构；

所述支撑柱与所述单向弯曲弹簧沿轴向交替连接，且各单向弯曲弹簧的弯曲方向相同；

联动绳索，所述联动绳索的一端设置结点，另一端自下而上穿过相邻两节所述单向弯曲弹簧的所述第二过线结构，以及两节所述单向弯曲弹簧之间所述支撑柱的第一过线结构后，固定在最邻近支撑柱上；

连接相邻两节所述单向弯曲弹簧的所述联动绳索包括的外侧联动绳索与内侧联动绳索相对柔性机械臂外壁形成对称的八字绕线结构；

驱动绳索，所述驱动绳索的一端从底部自下而上依次穿过所述第一过线结构后，被固定在顶部，另一端连接驱动装置。

在一种优选的实施方式中，所述支撑柱包括中间柱体以及所述中间柱体两端的上平台与下平台。

在一种优选的实施方式中，所述中间柱体为中空管道。

在一种优选的实施方式中，所述第一过线结构包括所述上平台与所述下平台上沿周向均匀开设的过线孔。

在一种优选的实施方式中，所述第二过线结构包括固定安装在所述单向弯曲弹簧的周向外壁上的过线套，所述过线套上对称设置有至少两个过线孔。

在一种优选的实施方式中，所述驱动绳索有两根，沿整条柔性机械臂的内外两侧对称分布。

在一种优选的实施方式中，所述驱动绳索有两根，沿整条柔性机械臂的内外两侧对称分布。

本发明的有益效果是：