绳驱式连续柔性机械臂[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 1110155 A(43)申请公布日 2020.04.17

(21)申请号 2019113141.2(22)申请日 2019.12.25

(71)申请人 中国科学院沈阳自动化研究所

地址 110016 辽宁省沈阳市沈河区南塔街

114号(72)发明人 刘玉旺　晁俊杰　谢磊超　葛状　

邹凤山　(74)专利代理机构 沈阳科苑专利商标代理有限

公司 21002

代理人 汪海(51)Int.Cl.

B25J 9/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书2页 附图4页

()发明名称

绳驱式连续柔性机械臂(57)摘要

本发明涉及一种机械臂，具体地说是一种绳驱式连续柔性机械臂，包括臂单元、连杆机构和驱动绳，所述臂单元尾端设有座板，且所述座板中部设有连板，各个臂单元依次头尾连接，且每个臂单元的头端与相邻臂单元尾端座板上的连板铰接，每个臂单元尾端的座板与相邻臂单元尾端的座板之间通过连杆机构连接，所述连杆机构各个角端均设有导向轮，且所述驱动绳呈Z型往复绕过对应侧各个连杆机构上的导向轮后末端固定在最远端的导向轮上。本发明通过控制某个方向上的驱动绳拉力大小，便可以控制机械臂的弯曲方向，驱动源少，结构简单且控制精巧。CN 1110155 ACN 1110155 A

权　利　要　求　书

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1.一种绳驱式连续柔性机械臂，其特征在于：包括臂单元(1)、连杆机构(4)和驱动绳(2)，所述臂单元(1)尾端设有座板(103)，且所述座板(103)中部设有连板(8)，各个臂单元(1)依次头尾连接，且每个臂单元(1)的头端与相邻臂单元(1)尾端座板(103)上的连板(8)铰接，每个臂单元(1)尾端的座板(103)与相邻臂单元(1)尾端的座板(103)之间通过连杆机构(4)连接，所述连杆机构(4)各个角端均设有导向轮(5)，且所述驱动绳(2)呈Z型往复绕过对应侧各个连杆机构(4)上的导向轮(5)后末端固定在最远端的导向轮(5)上。

2.根据权利要求1所述的绳驱式连续柔性机械臂，其特征在于：所述臂单元(1)上端设有带两个连接支板(101)的连接件，且所述连接支板(101)与相邻臂单元(1)尾端座板(103)上的连板(8)通过一个十字轴(6)铰接。

3.根据权利要求1所述的绳驱式连续柔性机械臂，其特征在于：所述臂单元(1)尾端的座板(103)外侧均布有多个铰接座(104)，所述连杆机构(4)一端通过座板连接件(3)与一侧臂单元(1)尾端座板(103)上对应的铰接座(104)铰接，另一端通过连杆机构连接件(7)与另一侧臂单元(1)尾端座板(103)上对应的铰接座(104)铰接。

4.根据权利要求3所述的绳驱式连续柔性机械臂，其特征在于：所述座板连接件(3)包括两个轴向垂直的铰座A(301)。

5.根据权利要求3所述的绳驱式连续柔性机械臂，其特征在于：所述连杆机构连接件(7)包括一个铰座B(701)和一个插板(702)。

6.根据权利要求1所述的绳驱式连续柔性机械臂，其特征在于：所述连杆机构(4)为四连杆机构。

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CN 1110155 A

说　明　书绳驱式连续柔性机械臂

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技术领域

[0001]本发明涉及一种机械臂，具体地说是一种绳驱式连续柔性机械臂。

背景技术

[0002]传统的机械臂，其关节处通常采用电机等动力机构直接进行驱动，虽然机构比较简单，但是极大地增加了机械臂的负载，而且机构也不够紧凑、效率低，一般很难满足复杂环境的作业要求，比如核工厂大型装备检测与维护、抢险救灾及航天制造等领域的危险环境作业。

发明内容

[0003]本发明的目的在于提供一种绳驱式连续柔性机械臂，通过控制某个方向上的驱动绳拉力大小，便可以控制机械臂的弯曲方向，驱动源少，结构简单且控制精巧。[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：[0005]一种绳驱式连续柔性机械臂，包括臂单元、连杆机构和驱动绳，所述臂单元尾端设有座板，且所述座板中部设有连板，各个臂单元依次头尾连接，且每个臂单元的头端与相邻臂单元尾端座板上的连板铰接，每个臂单元尾端的座板与相邻臂单元尾端的座板之间通过连杆机构连接，所述连杆机构各个角端均设有导向轮，且所述驱动绳呈Z型往复绕过对应侧各个连杆机构上的导向轮后末端固定在最远端的导向轮上。[0006]所述臂单元上端设有带两个连接支板的连接件，且所述连接支板与相邻臂单元尾端座板上的连板通过一个十字轴铰接。

[0007]所述臂单元尾端的座板外侧均布有多个铰接座，所述连杆机构一端通过座板连接件与一侧臂单元尾端座板上对应的铰接座铰接，另一端通过连杆机构连接件与另一侧臂单元尾端座板上对应的铰接座铰接。

[0008]所述座板连接件包括两个轴向垂直的铰座A。

[0009]所述连杆机构连接件包括一个铰座B和一个插板。[0010]所述连杆机构为四连杆机构。[0011]本发明的优点与积极效果为：[0012]1、本发明通过控制某个方向上的驱动绳拉力大小，便可以控制机械臂的弯曲方向，总体结构轻盈紧凑，控制精巧。[0013]2、本发明可以通过配合各个方向驱动绳的拉力大小实现机械臂在空间中的任意定向弯曲，打破传统刚性机械臂的局限性，可以满足复杂环境的作业要求，应用场所更为广泛。

[0014]3、本发明与传统的刚性机械臂相比，具有驱动源少、控制简单和生产成本低等诸多优点。[0015]4、本发明使用驱动绳作为动力源的输入，使机械臂具有良好的自适应性。

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说　明　书

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附图说明

[0016]图1为本发明的结构示意图，[0017]图2为本发明的弯曲状态示意图，[0018]图3为图1中臂单元的结构示意图，

[0019]图4为图1中座板连接件的结构示意图，[0020]图5为图1中十字轴的结构示意图，

[0021]图6为图1中连杆机构连接件的结构示意图，[0022]图7为图2中的A处放大图。[0023]其中，1为臂单元，101为连接支板，102为臂单元本体，103为座板，104为铰接座，2为驱动绳，3为座板连接件，301为铰座A，4为连杆机构，5为导向轮，6为十字轴，7为连杆机构连接件，701为铰座B，702为插板，8为连板。具体实施方式

[0024]下面结合附图对本发明作进一步详述。[0025]如图1～7所示，本发明包括臂单元1、连杆机构4和驱动绳2，所述臂单元1尾端设有座板103，且所述座板103中部设有凹槽，所述凹槽中设有两个连板8，各个臂单元1依次头尾连接，且每个臂单元1的头端插入相邻臂单元1尾端座板103的凹槽中并与连板8铰接，每个臂单元1尾端的座板103与相邻臂单元1尾端的座板103之间通过连杆机构4连接，所述连杆机构4各个角端均设有导向轮5，且所述驱动绳2呈Z型往复绕过对应侧各个连杆机构4上的导向轮5后末端固定在最远端的导向轮5上。如图2所示，本发明工作时通过控制某个方向上的驱动绳2拉力大小，便可以控制机械臂的弯曲方向。[0026]如图1～2所示，所述臂单元1上端设有带两个连接支板101的连接件，且所述两个连接支板101通过如图5所示的十字轴6与相邻臂单元1尾端座板103凹槽中的两个连板8铰接。

[0027]如图1～3所示，所述臂单元1尾端的座板103外侧均布有多个铰接座104，所述连杆机构4一端通过座板连接件3与一侧臂单元1尾端座板103上对应的铰接座104铰接，另一端通过连杆机构连接件7与另一侧臂单元1尾端座板103上对应的铰接座104铰接。所述座板连接件3如图4所示，其包括两个轴向垂直的铰座A301，所述连杆机构连接件7如图6所示，其包括一个铰座B701和一个插板702。所述铰接座104、座板连接件3和连杆机构连接件7的连接关系如图7所示。[0028]如图1所示，所述连杆机构4为四连杆机构，且四个角端均设有导向轮5。[0029]本发明的工作原理为：[0030]如图2所示，本发明工作时通过控制某个方向上的驱动绳2拉力大小，便可以控制机械臂的弯曲方向，并且可以通过配合各个方向驱动绳2的拉力大小实现机械臂在空间中的任意定向弯曲。本发明打破传统刚性机械臂的局限性，并且使用驱动绳2作为动力源的输入，使机械臂具有良好的自适应性。

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说　明　书　附　图

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图1

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图2

图3

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图4

图5

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图6

图7

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