[发明专利]一种伸缩式变尺度连续型机器人

说明书

一种伸缩式变尺度连续型机器人，其箱体内设有驱动机构、收纳机构、导向机构、柔性机械臂以及末端执行器。其中，驱动机构包括电机A、齿轮A、齿轮B、回转盘、电机B、回转轴、绕线轴以及驱动绳；导向机构包括齿轮架A、齿轮C、齿轮架B及齿轮D；收纳机构包括电机C、同步带轮、同步带、导向板及收纳槽；柔性机械臂主要包括弹性体、末端盘及中间盘；末端盘与非与弹性体相连一侧与末端执行器相连。柔性机械臂在驱动机构的驱动下可以从箱体中自由伸出和缩回，并向各方向弯曲。本发明既能够以紧凑的结构尺寸运行在非结构任务空间中，又能改变连接盘间距来改善驱动结构的受力特性，还能够自由改变机械臂长度以适应多样化任务需求。

技术领域

本发明涉及一种机器人，特别是连续型机器人。

背景技术

传统的工业机器人大都由刚性结构组成，能够快速、精确、牢固、重复地执行任务，已在制造、装配、物流等领域发挥重要作用，但此类机器人通常是在结构化环境中工作，难以适应动态、未知、非结构化的复杂环境。随着机器人技术的发展，下一代的机器人必将具有与环境交互、感知环境以及人机交互的特点。连续型机器人具有高度可变形的结构，利用结构的可变形性来适应未知环境，具有环境适应性强的特点。

连续型机器人属于超冗余自由度结构体，其运动主要通过弹性变形实现，运动形式多表现为空间的伸缩及各向弯曲变换，运行过程中不具备自行改变结构几何尺寸的能力。2016年，中国专利CN105150219A公开了一种基于绳索驱动的超冗余柔性机械臂，该机械臂模块包括多个串联的关节，关节上固接有至少三处的驱动绳，驱动绳可在驱动模块的驱动下独立运动。2016年，公开号为CN205363953U的中国专利公开了一种气动绳控负荷型柔性机械臂，该机械臂主要由多节并联机构串联而成，每个关节的中间由十字万向节连接，能够向多个方向弯曲。目前，这类柔性机械臂都能实现各向弯曲，但很少能实现机械臂纵向尺寸的自由变化。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够实现机械臂纵向尺寸自由变化的伸缩式变尺度连续型机器人。

本发明主要包括箱体、驱动机构、收纳机构、导向机构、柔性机械臂以及末端执行器。其中，箱体包括主箱体和收纳箱体，上面设有主箱盖的主箱体一侧壁(前侧壁)设有通孔，在该通孔的外壁上设有与其相连的由收纳箱体和收纳箱盖组成的收纳箱，收纳箱体及收纳箱盖不仅两者上下相连而且还分别与主箱体相连，同时收纳箱体及收纳箱盖非与主箱体设通孔侧壁相邻但平行的壁(前侧壁)上分别设有向上和向下的圆弧形开口槽，两圆弧形开口槽相对呈圆形通孔。所述箱体内设有驱动机构、导向机构、收纳机构、柔性机械臂以及末端执行器。

驱动机构包括电机A、齿轮A、齿轮B、回转盘、电机B、回转轴、绕线轴以及驱动绳，其中，驱动机构的电机A输出轴上的齿轮A与齿轮B啮合，该齿轮B的齿轮轴即回转轴两端设在支架上，回转轴还穿过回转盘中心通孔，该回转盘外周面设有截面呈V型的收纳滚道，并在收纳滚道上设有与弹性体齿型相啮合的齿槽。在收纳滚道上设有缠绕在回转盘的弹性体且弹性体的一端固定在回转盘上，弹性体的另一端与末端盘相连，旋转的回转盘可驱动弹性体的缩放。在弹性体旁的箱体上设有四台电机B，每台电机的输出轴上各设一根绕线轴，每根绕线轴上各绕有一端固定于其上的驱动绳，该驱动绳为钢丝绳，其分别绕过设在主箱体内的导轮又穿过各中间盘对应的通孔，另一端与末端执行器夹爪相连。