[发明专利]一种全自由度连续体机械臂

说明书

本发明提供一种全自由度连续体机械臂，其解决了现有自由度机械臂结构复杂和自由度较差的技术问题，其包括驱动组件、齿轮组件和伸缩组件，驱动组件包括四个驱动电机，四个驱动电机的输出端分别连接蜗杆轴，四个蜗杆轴的另一端分别通过滑动轴承连接到丝杆支座；齿轮组件包括分别与四个蜗杆轴相配合的齿轮，驱动电机驱动蜗杆轴带动齿轮转动，齿轮中心设有齿轮轴，齿轮轴两端分别通过球轴承固定在电机安装座上，齿轮轴的一端穿过电机安装座设有绕线辊，绕线辊中心设置丝杠，丝杠与绕线辊螺旋配合，丝杠的顶端固定在丝杆支座上，绕线辊相对于丝杠直线运动；伸缩组件包括牵引绳和弹性骨架，本发明可广泛应用于连续体机器人领域。

技术领域

本发明涉及连续体机器人领域，尤其是涉及一种全自由度连续体机械臂。

背景技术

超冗余自由度机械臂是一种具有很多自由度的机器人系统，一般为欠驱动无穷自由度，具有良好的柔顺性和灵活度，在工业和医疗内窥方面有非常广阔的应用前景；传统的超冗余机械臂驱动精度低、无法保证驱动线张紧、本体无法实现弯曲伸缩全自由度、柔顺性差、体积较大。

中国专利公开号CN101653353A公开了一种连续体型半自主式内窥镜机器人，中国专利公布号CN103948435A公开了一种单孔腹腔镜微创手术机器人系统，其体积小，柔顺性强，但是他们都是由很多个驱动关节在柔性骨架上串联而成，都不是严格意义上的连续体机械臂系统，在弯曲能力上存在一定的不足；且这两种技术方案都无法实现伸缩自由度，本体只能实现弯曲变形，而长度无法改变。

发明内容

本发明就是针对现有自由度机械臂结构复杂和自由度较差的技术问题，提供一种结构简单和自由度较高的全自由度连续体机械臂。

为此，本发明包括驱动组件、齿轮组件和伸缩组件，驱动组件包括四个驱动电机，四个驱动电机的输出端分别连接蜗杆轴，四个蜗杆轴的另一端分别通过滑动轴承连接到丝杆支座；齿轮组件包括分别与四个蜗杆轴相配合的齿轮，驱动电机驱动蜗杆轴带动齿轮转动，齿轮中心设有齿轮轴，齿轮轴两端分别通过球轴承固定在电机安装座上，齿轮轴的一端穿过电机安装座设有绕线辊，绕线辊中心设置丝杠，丝杠与绕线辊螺旋配合，丝杠的顶端固定在丝杆支座上，绕线辊相对于丝杠直线运动；伸缩组件包括牵引绳和弹性骨架，弹性骨架轴向外围设有四列导线环，四根牵引绳分别穿过四列导线环连接到四个绕线辊。

优选的，丝杆支座的外侧设有挤压组件，挤压组件包括固定在丝杆支座外侧的压轮支撑板，压轮支撑板上分别通过铜轴套并列设置有四个凸滚轮轴承；凸滚轮轴承的一侧分别设置不锈钢滚轮轴承，压轮支撑板下方设置滚轮轴承支撑板，不锈钢滚轮轴承通过螺母固定在滚轮轴承支撑板上，滚轮轴承支撑板的一端设有调节螺母底座，调节螺母底座通过三个螺钉与压轮支撑板连接，通过调节三个螺钉的松紧使滚轮轴承支撑板与压轮支撑板相对运动。

优选的，凸滚轮轴承上设有橡胶圈。

优选的，铜轴套的底端设有扭簧，压轮支撑板下方设有扭簧罩，扭簧罩内部设有与扭簧相配合的凹槽，扭簧设于凹槽内部。

优选的，齿轮轴底端的球轴承处设置弹性挡圈，球轴承通过弹性挡圈安装于电机安装座的底端。

优选的，电机安装座和丝杠支座间设有导杆，导杆平行于绕线辊设置，导杆表面设置导线螺纹。

优选的，蜗杆轴通过紧定螺钉固定在驱动电机上。

优选的，驱动电机通过固定螺钉固定在电机安装座上。

优选的，蜗杆轴外围设有螺纹，螺纹与齿轮相配合。

优选的，齿轮轴的一端穿过电机安装座连接两个销轴，两个销轴分别通过锁定螺钉固定在齿轮轴上，绕线辊中设置与销轴相配合的轴孔，绕线辊设于两个销轴的外围。