[发明专利]基于簧片的柔性结构及具有其的蛇形臂

说明书

本发明公开了一种基于簧片的柔性结构及具有其的蛇形臂，包括柔性单元；所述柔性单元包括基础、以及固连于所述基础内的支撑架；所述基础分为上基础分体和下基础分体；所述支撑架分为第一支撑架和两个第二支撑架；所述支撑架之间具有簧片；相邻支撑架通过所述簧片连为一体。本发明的柔性结构单段的弯曲角度在各个关节间分布均匀，虚拟转心的存在可消除关节绳索盘对最终弧线的影响；一体化加工，减小装配误差，与纯软体/纯柔性机器人相比，大大增加了其轴向抗压能力，增强了末端负载能力。

技术领域

本发明涉及航空检修/航空检测技术领域，尤其涉及一种基于簧片的柔性结构及具有其的蛇形臂。

背景技术

在航空检测、维修领域中，受限空间环境作业一直是个难题。以飞机的检测维修为例，统计表明，飞机维修费用要占直接运营成本的10％～20％；其中，发动机维修成本更是占到飞机维修成本的1/3。以飞机平均20年的寿命周期计算，维修费可达到飞机购买价格的50％～120％。在制造领域，机器人技术已被广泛应用，而在航空检测和维修领域目前大部分工作仍靠人工来完成，对于一些人无法到达的位置甚至需要拆卸部分结构，这样会增加工作周期，降低利润。所以，航空检测与维修领域亟待相关机器人技术的革新，以降低劳动成本、缩短周期。由于飞机内部的环境相对复杂，所以对机器人的要求较为特殊：

1)要求机器人具有通过狭长空间的能力；

2)要求机器人的自由度高，且末端位姿确定可控，以适应各种复杂的工作环境；

3)要求机器人不会对工作环境产生破坏，具有一定交互安全性。

针对这样的技术要求，近年来连续体机器人的产生和发展，为应用于航空领域维修和检测的技术革新提出了新的解决方案。连续体机器人具有长径比大、自由度多、运动灵活、环境适应性强等优势点。可以完成狭窄空间(如机翼内腔)的质量检测、吸屑、标准件紧固、去毛刺、异物清除等多种维修任务。

现有技术中，连续体机器人产业中较为著名的OC robotics公司，推出的刚性蛇形臂具有11个关节，可在3米多范围内、累计达到超过225°弯度；能够穿过杂乱的环境进行工作，是目前可用于航空检修的一款较为成功的产品。

而现有技术中的刚性蛇形臂机器人具有以下技术缺陷：

1.刚性机械臂在控制出现偏差的时候容易和环境发生碰撞，在无缓冲的情况下可能会对周围环境和蛇形臂本体造成损坏。

2.零件较多，加工的精度误差和装配误差都会累积成较大的控制误差。

3.每个运动单元需要单独驱动，驱动系统复杂庞大。

发明内容

本发明的目的是提供一种可以进入狭小空间环境的、基于簧片的柔性结构及具有其的蛇形臂机器人，以代替人工进入飞机内部进行检测维修工作。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的基于簧片的柔性结构，该柔性结构包括：

柔性单元；

所述柔性单元包括基础、以及固连于所述基础内的支撑架；

所述基础包括上基础分体和下基础分体；

所述上基础分体和下基础分体通过所述支撑架连为一体；

所述支撑架分为第一支撑架和两个第二支撑架；

所述第一支撑架位于两个第二支撑架之间，且所述第一支撑架的上端与所述上基础分体固连、第一支撑架的下端与所述下基础分体分离；

两个所述第二支撑架对称布置于所述第一支撑架两侧，且所述第二支撑架的下端与所述下基础分体固连、第二支撑架的上端与所述上基础分体分离；

所述第一支撑架和第二支撑架之间具有簧片；