[发明专利]一种具有灵活抓取目标功能的多自由度连续型机器人

权利要求书

1.一种具有灵活抓取目标功能的多自由度连续型机器人，其特征在于，所述多自由度连续型机器人的基本结构由多模块组合拼装而成，包括四部分：驱动装置模块(I)、旋转压缩模块(II)、弯曲压缩模块(III)、灵巧手指模块(IV)；所述的驱动装置模块(I)与旋转压缩模块(II)之间通过上联接板(2)连接，旋转压缩模块(II)与弯曲压缩模块(III)之间通过下联接板(8)连接，弯曲压缩模块(III)与灵巧手指模块(IV)之间通过指间联接板(21)连接；

所述的驱动装置模块(I)内部集成绳索控制所需要的绕线盘、齿轮组、电机组，用于实现驱动绳索I(5)、驱动绳索II(9)、驱动绳索III(20)的集中控制；

所述的旋转压缩模块(II)用于实现机器人的周向旋转、轴向收缩功能，包括模块结构、驱动绳索I(5)、弹性元件I(7)、上联接板(2)以及下联接板(8)；所述的模块结构外形由六条仿照DNA螺旋结构的铰链交错螺旋而成，每条铰链包括两个固定球铰(3)、三个可动球铰(4)和四个连接杆(6)，十二个固定球铰(3)等分为2组，分别均布在上联接板(2)、下联接板(8)上；所述的每条铰链均以固定球铰(3)作为首、尾，可动球铰(4)作为中间球铰，各球铰之间通过连接杆(6)作为连接构件进行串行连接，且每个球铰旁边均设有过线孔；所述模块结构中横向相邻的可动球铰(4)之间通过弹性元件I(7)连接，纵向相邻的可动球铰(4)通过驱动绳索I(5)连接；所述的旋转压缩模块(II)共包含六根沿模块结构均匀分布的驱动绳索I(5)，每根驱动绳索I(5)的一端依次穿过过线孔固定在旋转压缩模块(II)端部，另一端固定于电机转轴之上；

所述的弯曲压缩模块(III)用于实现机器人的卷曲运动、轴线伸缩运动，用于实现卷曲缠绕大体积目标的功能，包括多层张拉整体单元、层间连杆(11)、旋转铰链(14)以及驱动绳索II(9)；所述弯曲压缩模块(III)外形结构仿照象鼻肌肉的横、纵肌肉，由多层等截面的张拉整体单元串联拼接而成，所述的每层张拉整体单元包括三个平面连杆(10)、三个弹性元件II(12)交替连接而成，这六个零件交错排列形成张拉整体单元层，相邻张拉整体单元层间通过六个层间连杆(11)连接；所述的层间连杆(11)两侧安装旋转铰链(14)，旋转铰链(14)与平面连杆(10)之间通过固定螺栓(13)连接；所述的平面连杆(10)上留有过线孔，弯曲压缩模块(III)在纵向上通过六根驱动绳索II(9)穿过各过线孔进行连接；

所述的灵巧手指模块(IV)仿照人体手指下粗上细的特点设计而成，包括三个等规格的手指及指间联接板(21)，三个手指均布在指间联接板(21)之上，用于实现针对小体积目标的抓取功能；所述的每根手指包括指根与指尖两部分；所述的指根分为三层，每层均由两个横向连杆(15)与两个弹性元件III(19)交错连接而成，相邻两层之间通过指根斜向连杆(16)连接；所述的指尖基本结构与指根结构类似，每层均由两个横向连杆(15)与两个弹性元件III(19)交错连接而成，相邻两层之间通过指尖斜向连杆(18)连接；所述的指尖与指根之间通过指根斜向连杆(16)和两个指尖斜向连杆(18)连接；所述的指根斜向连杆(16)和指尖斜向连杆(18)两侧均安装旋转铰链(17)；横向连杆(15)与指根斜向连杆(16)，横向连杆(15)与指尖斜向连杆(18)均通过旋转铰链(17)连接；所述的横向连杆(15)两侧均设有过线孔，四根驱动绳索III(20)分别一端固定在电机上，另一端依次穿过指根和指间的横向连杆(15)两侧的过线孔，并固定在指尖末端。

2.根据权利要求1所述的一种具有灵活抓取目标功能的多自由度连续型机器人，其特征在于，所述的连接杆(6)之间采用具有弹性变形能力的弹性元件I(7)连接。

3.根据权利要求1所述的一种具有灵活抓取目标功能的多自由度连续型机器人，其特征在于，所述的驱动绳索I(5)、驱动绳索II(9)、驱动绳索III(20)的材质为聚乙烯尼龙绳。