[发明专利]一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂

权利要求书

1.一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂，其特征在于，包括：基座(1)、驱动系统(2)、驱动绳索(3)和机械臂本体(4)，

机械臂本体(4)由多个联动关节组串联组成，联动关节组为最小组成单元，包括第一关节(5)、连接臂杆(6)、第二关节(7)、第三关节(8)以及第一联动绳索(15)、第二联动绳索(16)，

机械臂本体(4)固定在基座(1)上，驱动绳索(3)穿过机械臂本体(4)，驱动绳索(3)一端固定在驱动系统(2)内的绳索牵引处，另一端与连接臂杆(6)固定连连，驱动系统(2)控制驱动绳索(3)的运动，实现关节俯仰、偏转两个自由度，实现连续型机械臂在狭小、非结构化环境下的适当末端负载连续运动；

基座(1)起到支撑驱动系统(2)各组成部件的作用，同时在实际情况中，可与外部移动平台相连接，通过移动平台带动实现连续型机械臂整机的移动；

单个关节组由三根驱动绳索(3)驱动，单个传动轮上有两根呈相反S型布置的第一联动绳索(15)，单个关节组最小组成单元内三个第一关节(5)、第二关节(7)、第三关节(8)之间的俯仰自由度依靠第一传动轮(9)、第三传动轮(11)、第五传动轮(13)、第八传动轮(18)以及传动轮之间的第一联动绳索(15)、第二联动绳索(16)互相耦合，三个关节之间的偏转自由度依靠第二传动轮(10)、第四传动轮(12)、第六传动轮(14)、第七传动轮(17)以及传动轮之间的第一联动绳索(15)、第二联动绳索(16)互相耦合。

2.根据权利要求1所述的一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂，其特征在于：驱动系统(2)包括驱动电机(19)、联轴器(20)、滚珠丝杠副驱动单元(21)、螺母支撑件(22)以及驱动导轨(23)，为欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂提供驱动能力，采用驱动电机(19)可以借助关节处角度传感器的反馈实现实时闭环控制；利用滚珠丝杠副驱动单元(21)可以获得较大的驱动能力和传动精度；驱动导轨(23)作为滚珠丝杠副驱动单元(21)的导向机构；螺母支撑件(22)起到连接滚珠丝杠副驱动单元(21)、驱动导轨(23)和驱动绳索(3)的作用。

3.根据权利要求1所述的一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂，其特征在于：第一传动轮(9)与第三传动轮(11)或第六传动轮(14)与第七传动轮(17)通过第一联动绳索(15)传动；第二传动轮(10)与第四传动轮(12)或第五传动轮(13)与第八传动轮(18)通过第二联动绳索(16)传动，该第二联动绳索(16)采用鲍登线与鲍登线管的组合，在线管弯曲状态下，其内部绳索仍可以预紧且传递运动和力。

4.根据权利要求1所述的一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂，其特征在于：连接臂杆(6)采用模块化设计，连接臂杆(6)设计为中空形式，保证联动绳索的内部走线，同时为外部关节角度传感器以及末端执行器的传输线提供空间；连接臂杆(6)与关节的连接耳通过螺栓连接，可方便装配与调节。

5.根据权利要求1所述的一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂，其特征在于：第一关节(5)、第二关节(7)与第三关节(8)之间的偏转自由度联动实现方式为：当第三关节(8)在驱动绳索(3)的作用下实现偏转运动时，由于第七传动轮(17)与第三关节(8)偏转轴相对固定，则第七传动轮(17)转过相同的角度；第七传动轮(17)与第六传动轮(14)之间的联动绳索长度不变且处于张紧状态，则第六传动轮(14)会产生反向等角度的转动，因第六传动轮(14)与第二关节(7)偏转轴相对固定，在反作用力下，第二关节(7)右侧连接臂杆会相对第二关节(7)偏转轴转过与第三关节(8)相等同向的角度。

6.根据权利要求5所述的一种欠驱动等弯曲联动关节组及连续型机械臂，其特征在于：在此过程中，第八传动轮(18)会随着第三关节8转动而第五传动轮(13)不动，第五传动轮(13)与第八传动轮(18)之间联动绳索的弯曲曲率变小，消除偏转运动对俯仰自由度第二联动绳索(16)的影响。