[发明专利]混合驱动式可折展空间软体机械臂

说明书

本发明公开了一种混合驱动式可折展空间软体机械臂，该空间软体机械臂为多段式结构，包括顶部段、底部段以及顶部段和底部段之间的一个或多个中间段，每段由多个模块化结构单元串联构成，每个模块化结构单元包括位于两侧的隔板以及多个相互对称并联地夹装在两侧隔板之间的弓形薄壳，所有的模块化结构单元通过贯穿设置在中心部位的中心气囊相连，在所有的模块化结构单元的隔板上连接有驱动绳索，驱动绳索连接于驱动电机。本发明的空间软体机械臂采用绳索驱动和充气驱动相结合的混合驱动模式，具有变刚度性能和可折展性能，可适应于各种空间任务应用。

技术领域

本发明属于软体机器人技术领域，尤其涉及一种混合驱动式可折展空间软体机械臂。

背景技术

软体机械臂因其运动灵活性、结构变刚度、可折叠伸展等不同于传统刚体机器人的特殊性能，已经发展成为机器人领域的新型技术方向。按照不同的驱动方式，软体机械臂可分为流体驱动、绳系驱动、磁场驱动、智能材料电驱等。目前，针对各种不同驱动方式，研究人员开展了大量方案探索。从当前研究现状来看，软体机械臂主要采用单一驱动方式，单一采用采用流体驱动或绳系驱动的软体机械臂,难以实现结构的可折展和变刚度，单一采用气压驱动的软体机械臂，需要消耗大量气体。

此外，软体机械臂处于研究的初级阶段，主要以方案探索和原理验证为主。软体机械臂的应用领域主要仍集中在地面应用领域，包括维修、辅助、医疗等领域，在空间任务应用中存在较大困难。空间任务应用与地面存在较大区别，对软体机械臂体积和质量提出了更加严苛的要求。目前还未有成熟的适应空间任务应用的软体机械臂。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的部分或全部技术问题，本发明提供了一种混合驱动式可折展空间软体机械臂，所述混合驱动式可折展空间软体机械臂为多段式结构，包括顶部段、底部段以及顶部段和底部段之间的一个或多个中间段，每段由多个模块化结构单元串联构成，每个所述模块化结构单元包括位于两侧的隔板以及多个相互对称并联地夹装在两侧隔板之间的弓形薄壳，所有的所述模块化结构单元通过贯穿设置在中心部位的中心气囊相连，在所有的所述模块化结构单元的隔板上连接有驱动绳索，所述驱动绳索连接于驱动电机。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，任意相邻的两个模块化结构单元相互对接的一侧共用同一个隔板。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，所述混合驱动式可折展空间软体机械臂为三段式结构，包括顶部段、底部段以及顶部段和底部段之间的一个中间段。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，所述底部段由四个模块化结构单元串联构成，所述顶部段和所述中间段分别由三个模块化结构单元串联构成。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，所述隔板为圆形薄板构型，设置有气囊孔、多组弓形薄壳安装孔、多个穿绳孔，所述气囊孔设置在隔板的中心位置，所述多组弓形薄壳安装孔设置在隔板的中心位置并环绕所述气囊孔外周分布，所述多个穿绳孔沿隔板的圆周方向设置在隔板的边缘上。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，所述隔板上还设置有多个相对于隔板的中心对称的扇形镂空部。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，所述弓形薄壳由壳体和位于所述壳体两端的安装板组成，所述安装板上设置有安装通孔，所述安装通孔匹配于隔板上的所述弓形薄壳安装孔。

进一步地，在上述混合驱动式可折展空间软体机械臂中，所述中心气囊包括多个串联连通的纺锤囊体，所述纺锤囊体之间的囊体凹面穿过隔板上的所述气囊孔；所述中心气囊的两端分别设置有安装面板，所述安装面板上设置有安装螺孔，所述中心气囊的两端分别通过所述安装面板固定在所述底部段中最底端隔板和所述顶部段中最顶端隔板上；安装在所述底部段中最底端隔板上的安装面板的中心位置开有与所述中心气囊连通的进气孔。