[发明专利]一种双向自适应伸缩机械臂

说明书

本发明涉及机械臂，具体地说是一种双向自适应伸缩机械臂，机械臂包括多个关节单元，每个关节单元均包括中间支撑杆及连接于该中间支撑杆两侧的剪叉杆机构，位于同侧的剪叉杆机构相互铰接，位于最底部关节单元中每侧的剪叉杆机构分别连接有独立的驱动控制机构，驱动控制机构安装于底座上，位于最顶部的关节单元连接有上支撑板，上支撑板上安装有末端机械手；各关节单元中位于同侧的剪叉杆机构通过独立的驱动控制机构驱动，实现同侧的各剪叉杆机构中两个剪叉向内或向外相对转动，进而实现机械臂的伸缩变形或侧向弯曲。本发明结构灵巧，运动精度高，运动灵活，机械臂的自适应变形能力可以在障碍物等多种情况下实现抓取或者依靠自身进行抱持。

技术领域

本发明涉及机械臂，具体地说是一种双向自适应伸缩机械臂。

背景技术

随着机器人技术的迅猛发展，对能在复杂环境下执行任务的特种机器人的需求日益增加。传统机械臂控制复杂、结构繁冗、成本高，且大多数为刚性机械臂，不具有适应不同环境与工况的能力。国内外研发了不同构型的机器人，但关于柔性臂的机器人却非常少，这使得机器人的发展受到了局限性，其工作环境也有所限制。

发明内容

为了解决传统机械臂存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种双向自适应伸缩机械臂。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明包括底座、驱动控制机构、机械臂、上支撑板及末端机械手，其中机械臂包括多个关节单元，每个关节单元均包括中间支撑杆及连接于该中间支撑杆两侧的剪叉杆机构，位于同侧的剪叉杆机构相互铰接，位于最底部关节单元中每侧的剪叉杆机构分别连接有独立的驱动控制机构，所述驱动控制机构安装于底座上，位于最顶部的关节单元连接有上支撑板，该上支撑板上安装有所述末端机械手；各所述关节单元中位于同侧的剪叉杆机构通过独立的驱动控制机构驱动，实现同侧的各剪叉杆机构中两个剪叉向内或向外相对转动，进而实现所述机械臂的伸缩变形或侧向弯曲；

其中：每个所述关节单元中间支撑杆两侧的剪叉杆机构相互平行，并通过支撑杆连接；

所述剪叉杆机构包括剪叉杆A、剪叉杆B、铰链及滑杆，该剪叉杆A与剪叉杆B呈“X”形铰接于所述中间支撑杆的一端，所述剪叉杆A的两端及剪叉杆B的两端均铰接有铰链，位于剪叉杆A与剪叉杆B同一端的两个铰链之间均滑动连接有滑杆；位于最底部关节单元中每侧剪叉杆A和剪叉杆B下端铰接的铰链与独立的驱动控制机构连接，由该独立的驱动控制机构驱动沿所滑动连接的滑杆反向移动；

位于最底部关节单元中两侧剪叉杆机构下端的滑杆安装在所述底座上，上端的滑杆之间通过支撑杆相连；除位于最底部关节单元之外的其余关节单元中两侧剪叉杆机构同一端的滑杆之间通过支撑杆相连；

同侧所述剪叉杆机构中相邻剪叉杆A铰接的铰链固接或相邻剪叉杆A之间共用一个铰链，相邻剪叉杆B铰接的铰链固接或相邻剪叉杆B之间共用一个铰链；

相邻所述关节单元的中间支撑杆之间连接有弹簧；

所述弹簧为两根，两根弹簧的下端均连接于相邻关节单元中位于下方的关节单元的中间支撑杆上，上端分别连接于相邻关节单元中位于上方的关节单元的中间支撑杆的两端；

所述驱动控制机构包括轴承座、螺杆、螺母、驱动机构及传动机构，该螺杆的两端均设有安装在所述底座上的轴承座，所述螺杆的两端分别转动连接于两端的轴承座上，该螺杆上设有两段反向螺纹，每段螺纹均连接有形成螺纹副的螺母，所述螺杆上的两个螺母分别与位于最底部关节单元中一侧剪叉杆机构的两个剪叉杆相连；所述驱动机构安装在底座上，输出轴通过所述传动机构与螺杆连接，驱动该螺杆旋转，通过螺杆与两个螺母的螺纹副，实现两个螺母的反向移动，进而实现所述剪叉杆机构的伸缩变形；

所述驱动机构包括分别安装在底座上的电机及减速器，该电机的输出轴与减速器连接；所述传动机构为齿轮传动机构，包括齿轮A及齿轮B，该齿轮A与减速器的输出轴连接，所述齿轮B连接于螺杆的一端，并与齿轮A啮合传动；