[发明专利]一种可翻转抗冲击的机械臂及其驱动方法

说明书

本发明公开了一种可翻转抗冲击的机械臂及其驱动方法，其包括仿肱骨模块、仿尺骨模块、仿桡骨模块、执行器安装块和机械臂驱动模块；仿尺骨模块、仿桡骨模块的一端均与仿肱骨模块连接，另一端均与执行器安装块，分别用于带动执行器安装块摆动和翻转；仿肱骨模块包括肱骨杆；仿尺骨模块包括尺骨杆；仿桡骨模块包括桡骨杆；尺骨杆、桡骨杆的内端与肱骨杆一端的不同位置分别构成球面副；桡骨杆的外端与执行器安装块铰接；尺骨杆的外端与执行器安装块构成球面副；本发明采用仿肱骨模块、仿尺骨模块和仿桡骨模块使可翻转抗冲击的机械臂既能实现屈曲和伸展运动，又能实现内旋和外旋运动。

技术领域

本发明属于软体机器人技术领域，具体涉及一种可翻转抗冲击的机械臂及其驱动方法。

背景技术

为了自然地与人合作并帮助人们，类人机器人的开发与人类的平均规模相仿，有望产生与人类相似的运动。机器人关节通常由旋转关节组成，这些旋转关节提供1自由度的简单旋转运动。多个旋转关节相结合以实现复杂的运动。为了致动机器人操纵器，将旋转致动器(例如电动机或谐波驱动器)直接连接到每个旋转关节。此外，液压缸可以连接到连杆提供像肌肉一样的线性致动运动，或者可以使用肌腱驱动的致动器来模仿人类的肌腱运动。但是，所有这些关节致动机构都是从简单的旋转关节的关节结构产生的。1自由度旋转接头具有配置简单和易于控制的优点。但是，它容易受到除主要操作方向以外的其他方向的外部冲击。即，在操作过程中与机器人的意外碰撞会严重损坏机器人或碰撞物体。特别地，当机器人与人类一起工作时，这些固有的事故可能性成为严重的问题。

本发明提供一种可翻转抗冲击的机械臂，在意外的外部冲击下显示出很高的耐力，关节脱位机制使关节在受到外力冲撞时，通过关节错位吸收部分外部的冲击，减少仿生关节受意外碰撞造成的伤害；通过使用气动人造肌肉，可以通过压力调节除了可以实现弯曲伸展运动外，还可以实现内旋和外旋运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可翻转抗冲击的机械臂。

本发明一种可翻转抗冲击的机械臂，包括仿肱骨模块、仿尺骨模块、仿桡骨模块、执行器安装块和机械臂驱动模块。仿尺骨模块、仿桡骨模块的一端均与仿肱骨模块连接，另一端均与执行器安装块，分别用于带动执行器安装块摆动和翻转。所述的仿肱骨模块包括肱骨杆。所述的仿尺骨模块包括尺骨杆。所述的仿桡骨模块包括桡骨杆。尺骨杆、桡骨杆的内端与肱骨杆一端的不同位置分别构成球面副。桡骨杆的外端与执行器安装块铰接；尺骨杆的外端与执行器安装块构成球面副。所述的机械臂驱动模块包括第一伸缩元件和第二伸缩元件；第一伸缩元件的一端与肱骨杆铰接，另一端与尺骨杆中部靠内端位置铰接；所述的桡骨杆的中部套置有套环；第二伸缩元件的一端与肱骨杆构成球面副，另一端与套环构成球面副。

作为优选，所述尺骨杆的内端与肱骨杆所成球面副受冲击能够错位来避免破坏。

作为优选，所述桡骨杆的内端与肱骨杆所成球面副受冲击能够脱离来避免破坏。

作为优选，所述的仿尺骨模块包括肱骨球铰座和弹性韧带；所述的仿肱骨模块还包括肱骨关节球和枢轴销；枢轴销贯穿肱骨关节球，且两端均外部。所述的肱骨球铰座固定在尺骨杆的内端；肱骨球铰座与肱骨关节球构成能够脱离的球面副；所述的肱骨球铰座的两侧均开设有V型勾槽，且均设置有弹性韧带；肱骨关节球两侧的枢轴销与两个V型勾槽分别接触。所述弹性韧带的两端均与肱骨球铰座固定，中部绕过对应的枢轴销上环形凹槽，提供枢轴销与V型勾槽保持连接状态的弹力。

作为优选，肱骨球铰座与肱骨关节球之间垫有球形保护片。球形保护片的表面上设置有聚四氟乙烯涂层。

作为优选，所述的仿肱骨模块还包括桡骨球铰座。所述的桡骨球铰座与肱骨杆的端部固连；所述的肱骨关节球固定在肱骨杆的端部；所述的仿桡骨模块包括桡骨杆和磁球接头；所述的磁球接头固定在桡骨杆的内端；磁球接头与桡骨球铰座通过磁力吸附在一起，并构成能够脱离的球面副；

作为优选，第一伸缩元件和第二伸缩元件均采用气动肌肉。