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专利号: 2020113222195
申请人: 长沙理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,包括近端构节(1),包括近端关节(101);所述近端关节(101)包括近端基座盘(11)、近端连杆(12)和近端末端盘(13),所述近端基座盘(11)与近端连杆(12)连接形成第一转动副(14),所述第一转动副(14)的转动轴线与近端基座盘(11)的端面重合;所述近端末端盘(13)与所述近端连杆(12)形成第二转动副(15),所述第二转动副(15)的转动轴线与近端末端盘(13)的端面重合;

远端构节(2),与近端构节(1)固定连接;所述远端构节(2)包括远端关节(102),所述远端关节(102)包括远端基座盘(21)、远端连杆(22)和远端末端盘(23),所述远端基座盘(21)与远端连杆(22)连接形成第三转动副(24),所述第三转动副(24)的转动轴线与远端基座盘(21)的端面重合;所述远端末端盘(23)与所述远端连杆(22)连接形成第四转动副(25),所述第四转动副(25)的转动轴线与远端末端盘(23)的端面重合;

驱动丝,包括驱动第二转动副(15)转动的第一驱动丝、驱动第一转动副(14)转动的第二驱动丝、同时驱动第二转动副(15)和第三转动副(24)转动的第三驱动丝、以及同时驱动第一转动副(14)和第四转动副(25)转动的第四驱动丝;以及驱动装置(3),所述驱动装置(3)分别与各个驱动丝连接,用于控制各个驱动丝伸长或缩短;

所述近端基座盘(11)包括近端基座盘本体(111)、以及从所述近端基座盘本体(111)一端面向外侧凸起的第一凸起部(112);

所述近端连杆(12)包括近端连杆本体(121)、从所述近端连杆本体(121)第一端面(1211)向外侧凸起的第二凸起部(122)、以及从所述近端连杆本体(121)第二端面(1212)向外侧凸起的第三凸起部(123);所述第一端面(1211)与所述第二端面(1212)相对,所述第二凸起部(122)上设有朝向所述近端连杆本体(121)的第一凹陷部(124),所述第三凸起部(123)上设有朝向所述近端连杆本体(121)的第二凹陷部(125);

所述近端末端盘(13)包括近端末端盘本体(131)、以及从所述近端末端盘本体(131)一端面向外侧凸起的第四凸起部(132);

所述第一凸起部(112)与所述第一凹陷部(124)连接形成第一转动副(14),所述第一转动副(14)的转动轴线与近端基座盘本体(111)的端面重合;所述第四凸起部(132)与第二凹陷部(125)连接形成第二转动副(15),所述第二转动副(15)的转动轴线与近端末端盘本体(131)的端面重合;

所述第一凸起部(112)上开设有容纳所述第一驱动丝和第三驱动丝穿过的第一槽(115),所述第一槽(115)的轴向截面为梯形且梯形的下底远离所述近端基座盘本体(111);

所述第四凸起部(132)上开设有容纳第二驱动丝和第四驱动丝穿过的第二槽(133),所述第二槽(133)的轴向截面为梯形且梯形的下底远离所述近端末端盘(13)。

2.根据权利要求1所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,

所述远端基座盘(21)包括远端基座盘本体(211)、以及从所述远端基座盘本体(211)一端面向外侧凸起的第五凸起部(212);

所述远端连杆(22)包括远端连杆本体(221)、从所述远端连杆本体(221)第三端面(2211)向外侧凸起的第六凸起部(222)、以及从所述远端连杆本体(221)第四端面(2212)向外侧凸起的第七凸起部(223);所述第三端面(2211)与所述第四端面(2212)相对,所述第六凸起部(222)上设有朝向所述远端连杆本体(221)的第三凹陷部(224),所述第七凸起部(223)上设有朝向所述远端连杆本体(221)的第四凹陷部(225);

所述远端末端盘(23)包括远端末端盘本体(231)、以及从所述远端末端盘本体(231)一端面向外侧凸起的第八凸起部(232);

所述第五凸起部(212)与所述第三凹陷部(224)连接形成第三转动副(24),所述第三转动副(24)的转动轴线与远端基座盘本体(211)的端面重合;所述第八凸起部(232)与第四凹陷部(225)连接形成第四转动副(25),所述第四转动副(25)的转动轴线与远端末端盘本体(231)的端面重合。

3.根据权利要求1所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,所述近端构节(1)包括至少两个近端关节(101),相邻的所述近端关节(101)之间的近端末端盘(13)和近端基座盘(11)为一体成型;所述远端构节(2)包括至少两个远端关节(102),相邻的所述远端关节(102)之间的远端末端盘(23)和远端基座盘(21)为一体成型。

4.根据权利要求3所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,

所述第一驱动丝的一端与靠近远端构节(2)的近端末端盘(13)固定连接,另一端与驱动装置(3)连接,并且所述第一驱动丝依次穿过各个近端关节(101)以及各个第一转动副(14);

所述第二驱动丝的一端与靠近远端构节(2)的近端末端盘(13)固定连接,另一端与驱动装置(3)连接,并且所述第二驱动丝依次穿过各个近端关节(101)以及各个第二转动副(15);

所述第三驱动丝的一端与远离近端构节(1)的远端末端盘(23)固定连接,另一端与驱动装置(3)连接,并且所述第三驱动丝依次穿过各个远端关节(102)和各个近端关节(101)以及各个第四转动副(25)和各个第一转动副(14);

所述第四驱动丝的一端与远离近端构节(1)的远端末端盘(23)固定连接,另一端与驱动装置(3)连接,并且所述第四驱动丝依次穿过各个远端关节(102)和各个近端关节(101)以及各个第三转动副(24)和第二转动副(15)。

5.根据权利要求2所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,所述第五凸起部(212)上开设有容纳第四驱动丝穿过的第三槽(233)(213),所述第三槽(233)(213)的轴向截面为梯形且梯形的下底远离所述远端基座盘(21);所述第八凸起部(232)上开设有容纳第三驱动丝穿过的第四槽,所述第四槽的下底远离所述远端末端盘(23)。

6.根据权利要求1所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,所述第一转动副(14)的转动轴线与第二转动副(15)的转动轴线垂直;所述第三转动副(24)的转动轴线与第四转动副(25)的转动轴线垂直;所述第一转动副(14)的转动轴线与第四转动副(25)的转动轴线平行;所述第二转动副(15)的转动轴线与第三转动副(24)的转动轴线平行。

7.根据权利要求1~6任一项所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,所述第一转动副(14)、第二转动副(15)、第三转动副(24)和第四转动副(25)的数量分别为两个且沿所述蛇形臂机器人的轴向对称;所述第一驱动丝、第二驱动丝、第三驱动丝和第四驱动丝的数量也分别为两条。

8.根据权利要求6所述的一种可实现弯曲运动解耦的丝驱动蛇形臂机器人,其特征在于,所述驱动装置(3)包括第一驱动装置(31)、第二驱动装置(32)、第三驱动装置(33)和第四驱动装置(34),两条所述第一驱动丝连接且绕在第一驱动装置(31)的驱动轮上;两条所述第二驱动丝连接且绕在第二驱动装置(32)的驱动轮上;两条所述第三驱动丝连接且绕在第三驱动装置(33)的驱动轮上;两条所述第四驱动丝连接且绕在第四驱动装置(34)的驱动轮上。