[发明专利]一种仿象鼻柔性机械臂

说明书

本发明公开了一种仿象鼻柔性机械臂，该机械臂包括若干个仿象鼻机械臂单元和一个末端执行组件；其中，仿象鼻机械臂单元包括驱动机构和仿象鼻机构；通过驱动机构中的电机驱动仿象鼻机构中的钢丝绳的伸长与收缩，可以方便地通过控制电机转速来控制机械臂的运动速度。本发明采用钢丝绳驱动、压簧与柔性杆组合承载，实现运动过程的灵敏控制，在较大负载下不出现稳定性问题并具有精准的定位，同时简化机械臂结构，兼具了运动灵活、负载能力强、结构简单等优点。同时采用了模块化设计，引入手眼控制，特别适用于生活服务的服务型机器人，也可适用于其他智能化的应用场合。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其是作为应用于生活服务的服务型机器人，具体涉及一种仿象鼻柔性机械臂的结构设计。

背景技术

随着智能生活的理念被越来越多的提及，机械臂作为人与科技交互的重要通道逐渐进入到了办公、娱乐、家居等日常生活领域。而传统的机械臂多由刚性连杆串联或并联而成，体积大、结构复杂、成本高，其刚性运动特性在人机交互中易引发危险，如刚性撞击车身而损坏插座或车体。

相比之下，柔性的仿象鼻机械臂在这些方面有着独特的优势。但目前的仿象鼻机械臂中，仍存在一些局限性：1、或通过温度控制SMA丝变形，控制过程中响应速度慢；2、或通过弹性杆和螺纹传动，但是在重载条件下易出现稳定性问题；3、或单利用压簧支撑，但重载条件下会发生较大变形，影响定位精度；4、或通过液压驱动，但是结构复杂、体积大、成本高，适用场合受到限制。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种仿象鼻柔性机械臂，通过钢丝绳驱动、压簧与柔性杆组合支撑，以确保运动灵敏、承载能力强、结构紧凑，实现运动过程的灵敏控制，在较大负载下不出现稳定性问题并具有精准的定位，同时简化机械臂结构，并采用了模块化设计，引入手眼控制，适用于智能化的应用场合，特别适用于生活服务的服务型机器人。

本发明所采用的技术方案是：一种仿象鼻柔性机械臂，包括若干个仿象鼻机械臂单元和一个末端执行组件；其中，仿象鼻机械臂单元包括驱动机构和仿象鼻机构；

所述驱动机构包括驱动单元支撑件、电机、蜗杆、驱动轴系；

所述驱动单元支撑件上安装有电机；所述电机输出轴与蜗杆联接；

所述驱动轴系包括驱动主轴、滑动轴承、蜗轮、钢丝绳锁紧轴套、绕线轴套；所述驱动主轴通过滑动轴承安装在所述驱动单元支撑件自带的轴承座上；驱动主轴上依次装配蜗轮、钢丝绳锁紧轴套、绕线轴套，所述蜗轮与所述蜗杆相啮合；

所述仿象鼻机构包括两个连接盘、中性杆、压簧、三根钢丝绳、多个导向盘；

所述连接盘呈圆柱状，分别设置在仿象鼻机构两端，其内侧端面中心有圆孔用于中性杆的安装，且有环形槽用于压簧的安装，在边缘处有三个圆孔用于穿过钢丝绳；

所述仿象鼻机构的下端连接盘与驱动单元支撑件连接；所述钢丝绳一端缠绕在绕线轴套上，另一端固定在仿象鼻机构上端的连接盘上；

所述导向盘在所述中性杆上均匀分布；

所述中性杆穿过导向盘的中心套筒，所述压簧内径与导向盘的压簧固定环配合；所述压簧固定环的轴向长度应为压簧自由状态下节距的0.75～1倍；所述中性杆与压簧共同承受载荷；

所述末端执行组件包括末端平台、末端执行器、摄像机、姿态传感器；所述末端平台与仿象鼻机构上端的连接盘联接，所述末端执行器、摄像机与姿态传感器均固定于所述末端平台上；

进一步地，所述驱动单元支撑件主体呈柱状，其三个凸出处平面分别安装有电机；

进一步地，所述驱动机构中采用了蜗轮蜗杆减速机构并具有自锁特性，借此保证停机之后仍保持当前姿态；