[发明专利]一种小型气动多关节串并联蛇形机械臂

说明书

本发明公开了一种小型气动多关节串并联蛇形机械臂，其特征在于：包括机械臂底座小车和机械臂关节。所述机械臂底座小车能够带着机械臂关节运动至工作区域，同时内部存放机械臂关节部分的驱动装置(气源、电源等)和控制器，减小机械臂关节的体积和重量；所述机械臂关节由多个小直径的并联机构串联而成；所述并联机构具有三个自由度，可以做伸缩运动、绕两轴转动；所述并联机构中由一个圆形气缸和四个圆周分布的气动肌腱驱动，圆形气缸和气动肌腱上的气管最终引向机械臂底座小车的气源上；所述并联机构中有线位移传感器和角位移传感器实现闭环控制。本发明在减少机械臂体积大小的情况下保证了负载能力，同时可以根据传感器的反馈信息进行闭环控制，使机械臂能够在狭窄空间或复杂的工作环境进行工作。

技术领域

本发明涉及机械设备领域，具体而言，涉及一种机械臂。

背景技术

机械臂在工业、航空航天、军事、医疗、服务等领域中有着广泛的应用。目前，常用的机械臂大多为刚性机械臂。刚性机械臂受其自身结构的影响，存在着体积大、易磨损、平台自身重缺陷。同时在面对作业空间狭窄的情况时，刚性机械臂将很难完成工作。而蛇形机械臂相对于传统的刚性机械臂来说，能够柔性弯曲灵活改变自己的形状，体积较小、对工作空间的狭小和非结构化具有很强的适应性。

鉴于此，有必要设计一种小型的机械臂，以完成狭窄空间中的工作。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种直径小、安全性高、并且可以应用在狭窄空间的一种小型气动多关节串并联机械臂。

本发明所采用的技术方案是：一种小型气动多关节串并联机械臂，包括机械臂底座和机械臂关节。所述机械臂底座设置有小车型驱动装置带动机械臂关节进行运动；所述机械臂关节部分与机械臂底座固定，机械臂关节部分直径很小，且可以完成复杂的运动，从而使机械臂可以在狭窄空间中进行各种复杂的工作。

进一步，所述机械臂底座内部开槽，将驱动机械臂关节的大型设备(如气源、电源等)和控制器放入其中。

进一步，所述机械臂关节部分由多个结构相同的并联机构串联而成。采用并联机构可以保证系统的强度稳定性。

进一步，每个并联机构具有三个自由度，包括伸缩运动和绕两轴偏转。

进一步，所述并联机构中上圆盘固定着五个万向节，分别和气缸以及四个气动肌腱上端进行螺纹连接。

进一步，所述万向节采用耳环式的上支撑和U型架的下半部分组合而成，上支撑板通过螺纹与上圆盘连接。

进一步，气缸下端采用法兰和支撑杆固定在下底面圆盘，气动肌腱下端与关节轴承连接，关节轴承配合一个支撑座形成一个类球铰关节，支撑座通过螺纹与下底面圆盘固定。

进一步，所述上圆盘和下底面圆盘均开有圆周分布的槽口，使上方连接的万向节和下方关节轴承支撑座能够沿槽口进行滑动，能够改变四周气动肌腱分布圆的大小，进而使并联机构的最大偏转角度发生变化。

进一步，所述并联机构中间气缸上配有一个位移传感器，可以反馈给上位机气缸的伸缩量。

进一步，所述并联机构中间气缸上方万向节连接两个联轴的角位移传感器，分别测量并联机构绕X、Y双轴的偏转角度。

进一步，所述机械臂顶端可以安装摄像头，通过整个机械臂的引导完成狭窄空间的探测工作。