[发明专利]一种多自由度多通道辅助操作柔性机械臂系统

说明书

本发明提供了一种多自由度多通道辅助操作柔性机械臂系统，柔性机械臂由多个具有两个平面弯转自由度的关节首尾串联而成，从而实现柔性机械臂的多自由度；单关节设置多个中空的第一通孔组，并且在柔性机械臂伸直状态下，各单关节对应位置第一通孔组同轴，从而形成柔性机械臂的多个操作通道；单关节设置至少四根驱动丝，将至少四根驱动丝分为两组，同一组驱动丝至少包括两根驱动丝，位于同一组驱动丝一端连接第一子驱动装置，另一组驱动丝一端连接第二子驱动装置，位于同一组驱动丝运动时进退量始终保持相等，使单关节由第一子驱动装置和第一子驱动装置分别驱动两组驱动丝的进退运动从而实现两个方向的弯曲运动，实现单关节上两个平面弯转自由度。

技术领域

本发明涉及机械设备，具体地，涉及一种多自由度多通道辅助操作柔性机械臂系统。

背景技术

随着机器人学和机器人技术的不断发展，机器人在工业及科技的各个领域应用都愈加广泛。其中柔性机械臂作为一种新兴的机器人，多个国家已经开始涉足柔性机械臂的研究和开发。我国在柔性机械臂方面的研发与日本、美国等科技发达国家相比虽起步较晚，但是目前也已开展了大量工作，并取得了一定的成绩。

柔性机械臂的一个典型应用是医疗领域，尤其是微创医疗领域。其功能端通常是串联的柔性机械臂，用以代替医生的手工操作来完成特定的操作，例如夹持、取样、异物剪切等。柔性机械臂的另一个典型是工业管道探测领域，用于实现检测工人难以覆盖到的区域的工业探测。

因此，柔性机械臂适用于空间狭小有限且对灵活性要求较高的场合。设计同时满足尺寸和自由度要求并且保证精确性和稳定性的机械机构将是柔性机械臂研发的重点内容，也是一个难点。

经检索，公开号为105313112A、108393924A、103948435A的中国发明专利分别涉及三种多自由度柔性机器人。公开号为105313112A以及103948435A的中国发明专利公开的柔性机器人通过在机械臂末端设置操作工具来完成特定的单一操作，功能有限，并且后者结构较为复杂，成本较高。公开号为108393924A以及103948435A的中国发明专利公开的柔性机器人运动相互耦合，运动控制相对复杂。

因此，目前需要提供一种辅助操作多样、运动控制简单的柔性机械臂。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种辅助操作多样、可靠且易于实现的多自由度多通道辅助操作柔性机械臂系统，用于空间有限且对灵活度要求较高但受力不大的场合。

根据本发明提供一种多自由度多通道辅助操作柔性机械臂系统，包括柔性机械臂、驱动装置及底板，其中所述底板用于固定所述柔性机械臂和所述驱动装置，其特征在于：

所述柔性机械臂由多个具有两个平面弯转自由度的单关节首尾串联而成，从而实现所述柔性机械臂的多自由度；所述单关节设置多个中空的第一通孔组，并且在所述柔性机械臂伸直状态下，各所述单关节对应位置所述第一通孔组同轴，从而形成所述柔性机械臂的多个操作通道；

相邻所述单关节均通过骨架丝相连，所述骨架丝用于支撑相邻所述单关节，使各所述单关节变形均匀；

所述驱动装置包括多个子驱动装置组，所述子驱动装置组包括第一子驱动装置和第二子驱动装置；

所述单关节设置至少四根驱动丝，将至少四根所述驱动丝分为两组，同一组所述驱动丝包括至少两根所述驱动丝，位于同一组所述驱动丝一端连接所述第一子驱动装置，另一组所述驱动丝一端连接所述第子二驱动装置，位于同一组所述驱动丝运动时进退量始终保持相等，使所述单关节由所述第一子驱动装置和所述第二子驱动装置分别驱动两组所述驱动丝的进退运动从而实现两个方向的弯曲运动，实现所述单关节上两个平面弯转自由度。

通过调整串联的模块化单关节的数量可以有效调整柔性机械臂的自由度数和灵活程度；柔性机械臂内部有多个操作通道，可以通过多个柔性器械完成不同的辅助操作。