[发明专利]一种双自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组

说明书

本发明涉及一种双自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组，其包括刚性支柱、单向弯曲柔性体、联动绳索、驱动绳索以及第一、第二过线体。本发明沿轴向交替连接刚性支柱与单向弯曲柔性体，刚性支柱的周向外壁设置有第一过线体，单向弯曲柔性体的周向外壁设置有第二过线体；联动绳索通过第一、第二过线体将单向弯曲柔性体与刚性支柱联动，形成运动关节组；另有驱动绳索通过第一过线体牵引关节组运动，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；同时设置单向弯曲柔性体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双自由度等曲率弯曲。

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种双自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组。

背景技术

随着机械臂应用于越来越复杂、多样的特殊场合，研究人员在传统工业机械臂的基础上，需要提高机械臂的运动的灵活程度，精确程度，稳定性以及安全性能，使其更好的适用于各种环境，在环境中方便快捷地避开障碍物等，因此，柔性机械臂应运而生。

现有技术中关于柔性机械臂的记载，一类机械臂是单关节由绳索联动，同时每个关节受电机驱动，整条机械臂的稳定性降低，运动精度降低，成本升高；另一类机械臂是采用弹性体作为机械臂支撑，减少了驱动电机的数量，但机械臂刚度不足，难以承受载荷，且空间运动时其控制策略复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题，在于提供一种双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双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：

一种双自由度联动的绳索驱动柔性机械臂关节组，包括：

刚性支柱；单向弯曲柔性体，所述单向弯曲柔性体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；

所述刚性支柱与所述单向弯曲柔性体沿轴向交替连接，且相邻两个单向弯曲柔性体的弯曲方向垂直，相间两个单向弯曲柔性体的弯曲方向相同；

过线结构，所述刚性支柱的周向外壁上设置有第一过线体，所述单向弯曲柔性体的周向外壁上设置有第二过线体；

联动绳索，所述联动绳索的一端设置结点，另一端自下而上沿轴线依次穿过第一单向弯曲柔性体、第一刚性支柱、第二单向弯曲柔性体上的所述过线结构，在第二刚性支柱上转180度向上继续沿轴线穿过第三单向弯曲柔性体上的所述第二过线体后，固定在最邻近所述刚性支柱上；连接相邻三节所述单向弯曲柔性体的所述联动绳索包括的外侧联动绳索与内侧联动绳索从第二刚性支柱往上，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沿轴线依次穿过所述第一过线体后，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，所述刚性支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，所述第一过线体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，所述第一过线体包括的过线孔包括内圈过线孔与外圈过线孔，所述内圈过线孔供所述联动绳索穿过，所述外圈过线孔供所述驱动绳索穿过。

在一种优选的实施方式中，所述第二过线体包括固定安装在所述单向弯曲柔性体的周向外壁上的过线套，所述过线套上开有过线孔。

在一种优选的实施方式中，若干所述过线套在所述单向弯曲柔性体的周向外壁上，沿所述单向弯曲柔性体的轴向等间距分布。