[发明专利]一种基于柔性连续体的建筑作业机械臂及辅助作业装置

说明书

本公开提供一种基于柔性连续体的建筑作业机械臂及辅助作业装置，涉及建筑辅助机器人领域，包括依次连接的角度调节机构、第一连续体、旋转机构、第二连续体和机械爪，第一连续体和第二连续体均包括依次铰接的多节单体；收卷机构输出的第一路牵引索穿过角度调节机构后连接第一连续体，用于控制第一连续体的弯曲弧度；收卷机构输出的第二路牵引索依次穿过角度调节机构、第一连续体、旋转机构后连接第二连续体，用于控制第二连续体的弯曲弧度；机械臂的前端由角度调节机构形成的刚性机械臂组成，后端由两段柔性连续体组成，分别控制两端柔性连续体的动作，实现对末端动作的精准调节。

技术领域

本公开涉及建筑辅助机器人领域，特别涉及一种基于柔性连续体的建筑作业机械臂及辅助作业装置。

背景技术

随着机器人技术的快速发展，建筑机器人的研究取得了一定进展，外肢体辅助建筑作业机械臂的研究也取得了一定进展。在操作者身体上增加可穿戴式机械臂，扩展人的肢体，可以使操作者在外肢体机械臂的辅助下能完成复杂的建筑施工任务；也可以独立于使用者肢体完成作业，与人协同完成复杂的任务；外肢体机械臂将很好地理解操作者的意图，协助操作者完成单人难以完成的建筑施工作业。

目前存在通过单体依次串联形成的柔性机械臂，柔性机械臂的末端设置机械爪作为执行机构，通过设置牵引索配合收卷动作驱动柔性部分进行弯曲；但现有的柔性机械臂的各个单元多为球铰结构，牵引索在作为形变驱动元件的同时也作为负载的承载元件，牵引索的负载能力有限，且容易因弹性形变导致机械臂发生抖动；另外，现有柔性机械臂的柔性部分多为一体式结构，在调节机械臂的动作时，难以对其末端动作实现精准的调节。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于柔性连续体的建筑作业机械臂及辅助作业装置，机械臂的前端由角度调节机构形成的刚性机械臂组成，后端由两段柔性连续体组成，分别控制两段柔性连续体的动作，实现对末端动作的精准调节。

本公开的第一目的是提供一种基于柔性连续体的建筑作业机械臂，采用以下技术方案：

包括依次连接的角度调节机构、第一连续体、旋转机构、第二连续体和机械爪，第一连续体和第二连续体均包括依次铰接的多节单体；

收卷机构输出的第一路牵引索穿过角度调节机构后连接第一连续体，用于控制第一连续体的弯曲弧度；收卷机构输出的第二路牵引索依次穿过角度调节机构、第一连续体、旋转机构后连接第二连续体，用于控制第二连续体的弯曲弧度。

进一步地，对于第一连续体和第二连续体，同一连续体相邻连接的单体之间通过铰链依次铰接，其中铰链为单自由度铰链；

同一连续体的单体之间的铰接轴线相平行，相邻单体能够在牵引索作用下绕其铰接轴线相对转动。

进一步地，所述角度调节机构、旋转机构、第一连续体、第二连续体内部均设有用于供牵引索穿过的牵引索通道，角度调节机构用于带动第一连续体运动以改变与收卷机构的相对位置，旋转机构用于带动第二连续体相对于第一连续体转动。

进一步地，所述第一路牵引索包括两根第一牵引索，相对于每节单体的铰接轴线对称分布，依次穿过第一连续体对应单体上预设的导引孔后，固定于连接旋转机构的末端单体。

进一步地，所述第二路牵引索包括两根第二牵引索，相对于每节单体的铰接轴线对称分布，依次穿过第二连续体对应单体上预设的导引孔后，固定于连接机械爪的末端单体。

进一步地，所述机械爪包括基体、夹爪和联动杆组，多个夹爪分别铰接在基体上，联动杆组连接所有夹爪，基体通过接头对接有基座，基座安装在第二连续体远离旋转机构一端单体上。

进一步地，所述收卷机构输出的第三路牵引索依次穿过角度调节机构、第一连续体、旋转机构、第二连续体后连接联动杆组，用于结合夹爪回位元件共同驱动夹爪的开合。