[发明专利]一种轻量化柔性机器人

说明书

本发明公开了一种轻量化柔性机器人，包括控制箱、柔性机械臂与若干驱动绳，各驱动绳沿一圆周的方向均布，且沿圆周的轴向延伸后与柔性机械臂固定连接，并由控制箱驱动而牵引柔性机械臂运动，控制箱包括控制面板，控制面板沿轴向对应各驱动绳设有多个具有不同高度的台阶，各台阶上均设有安装结构，其中，各台阶的高度正比于各驱动绳的高度；沿圆周上与台阶平行的直径方向，各安装结构相对所在台阶的位移正比于各驱动绳的圆心至圆周的圆心之间的连线在所在台阶上的投影距离。本发明可以实现控制箱内各部件的紧凑摆放，有助于减小控制箱整机的包络尺寸，提升机器人的适用场景。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是涉及一种绳驱动柔性机器人。

背景技术

当前，大量高效率、高精度的工业级机器人已经在电气、化工、机械等制造业领域取得较为广阔的应用，但是传统的工业机器人受限于其过大的体积或过高的刚性，无法适应于极端狭窄与极端危险的工作环境，如管道清洁等。与传统机械臂相比，柔性臂关节由于其固有的超冗余度特性，可以实现多个连续部分的弯曲，伸缩、扭转，在受限空间中的运动和操作能力远高于传统的多关节刚性连接杆机器人。

考虑到柔性机器人的操作臂即使具备伸缩功能仍会受到极限长度限制，在部分应用场景中需要移动整机以完成执行任务，而通常情况下机器人的驱动控制箱尺寸均大于操作壁的尺寸，机器人可进入的狭小空间受到驱动控制箱的尺寸限制，因此缩小驱动控制箱的包络尺寸对于机器人适应极端环境具有积极的意义，现有技术中的驱动控制箱多数采用导轨滑块系统控制驱动绳的伸缩，即驱动绳固定于滑块之上，滑块相对导轨滑动以牵引驱动绳运动，受限于导轨，此种方式难以实现紧凑排布，占据的空间大，无法适用于需要整机运动的极端环境。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种轻量化柔性机器人，用于解决应用导轨滑块系统的现有控制箱难以实现紧凑排布、占据的空间大、无法适用于需要整机运动的极端环境的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种轻量化柔性机器人，包括控制箱、柔性机械臂与若干驱动绳，各驱动绳沿一圆周的方向均布，且沿圆周的轴向延伸后与柔性机械臂固定连接，并由控制箱驱动而牵引柔性机械臂运动，其中，控制箱包括控制面板，控制面板沿轴向对应各驱动绳设有多个具有不同高度的台阶，各台阶上均设有安装结构，其中，各台阶的高度正比于各驱动绳的高度；沿圆周上与台阶平行的直径方向，各安装结构相对所在台阶的位移正比于各驱动绳的圆心至圆周的圆心之间的连线在所在台阶上的投影距离。

作为上述方案的进一步改进方式，控制面板包括并列设置的第一台阶区与第二台阶区，第一台阶区与第二台阶区均包括多个台阶。

作为上述方案的进一步改进方式，第一台阶区与第二台阶区的相邻台阶等高。

作为上述方案的进一步改进方式，第一台阶区中各台阶的高度沿轴向逐渐增加，且最末端的台阶高于其他任何台阶；第二台阶区中，与最高的台阶相邻的台阶低于其他任何台阶，除最低的台阶外，第二台阶区中的其他台阶沿轴向逐渐增加，并与第一台阶区中的相邻台阶等高。

作为上述方案的进一步改进方式，相对圆周上与台阶平行的直径方向，台阶倾斜放置，且第一台阶区与第二台阶区的相邻台阶错开放置。

作为上述方案的进一步改进方式，安装结构为贯通所在台阶的通孔。

作为上述方案的进一步改进方式，控制箱包括轮轴与驱动装置，各台阶上通过安装结构固定有轮轴，驱动绳由对应的驱动装置驱动以进行伸缩，并从对应轮轴上绕出后沿圆周方向均布。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动装置包括旋转电机与绕线盘，绕线盘与旋转电机的驱动轴固定连接，驱动绳的端部可固定于绕线盘之上，驱动绳可缠绕于绕线盘的线槽内。

作为上述方案的进一步改进方式，驱动装置还包括沿绕线盘的周边设置以封闭线槽的护线座，护线座上设置有供驱动绳伸出的开口。