[发明专利]一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂

说明书

本发明公开了一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂，包括内部骨架、若干节首尾耦合的气动肌肉和喷头安装模块，所述内部骨架贯穿各气动肌肉；所述内部骨架由若干轴节首尾活动连接组成，所述内部骨架上设置有用于测量内部骨架角度位移信息的角度传感器；所述轴节包括伸缩轴节，所述伸缩轴节上设置有用于测量内部骨架线位移信息的位移传感器；所述气动肌肉包括若干环绕内部骨架布置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖，所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔；所述喷头安装模块固定在最外侧的端盖上。本发明可实现机械臂的精准控制，且能很容易获取机械臂姿态。

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，具体涉及一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂。

背景技术

近年来，随着材料技术的发展与快速成型技术的发展，在全世界范围内，研究人员对软体机器人的研究愈发火热。对于软体机器人的设计灵感，最初是源自于对自然界那些软体生物的模仿。其中，对于象鼻、章鱼触手等结构的模仿设计出来的机械臂式软体机器人最为广泛，因为这种结构不仅能够适应复杂狭窄的环境，而且还可以进行柔顺、安全的目标抓持与操作任务，是软体机器人目前热门研究方向之一。

软体机械臂在工业生产、宇航作业、助老助残、医疗康复、微创手术、复杂环境搜索与探测等领域具有广阔的应用前景，近年来引起国内外学者和研究机构的广泛关注。软体机械臂作业时需要弯曲、扭转、延伸、接触及对象操作，具有高柔性和大变形能力，其驱动方式一般采用具有大变形能力的材料作为驱动源或驱动介质例如：空气、绳线、以及形状记忆合金(SMA)等特殊材料。

本发明采用气动人工肌肉的驱动方式，气动人工肌肉是一种外套编织网的弹性橡胶密封结构，通过改变编织网绕线方向，在通入气压后驱动器单元可以实现伸长和缩短。软体机器人的发展同时也面临着很多困难和挑战：新的仿生结构和智能材料对加工工艺提出了更高的要求，如何高效快速地加工出符合特定需求的本体结构是一个急需解决的难题。

可变形和高度的柔顺性使得传统的传感器如编码器、电位计和刚性力触觉传感器等很难集成到软体机器人上，因此如软体机器人普遍存在的问题就是：控制精度低、姿态获取困难、末端负载力小等运用局限。软体机械臂的发展涉及仿生学，软材料科学和机器人学等学科，目前在柔性材料、机器人建模与仿真、传感与控制、多学科交叉应用等方向也面临诸多挑战。

公告号为CN108943010B的专利说明书中公开了一种气控型刚柔耦合模块化软体机械臂，包括用于通过对内腔进行单向充气或放气控制以控制机械臂运动的气囊结构，气囊结构包括至少一个气囊模块，气囊模块采用沿周向排布的多个气囊体组合构成，气囊模块上设有用于沿径向拉结气囊模块的所述气囊体的固定结构，多个固定结构沿气囊模块轴向间隔排布，用于提高机械臂的负载能力并使所述气囊模块的所有气囊体相互做耦合运动。此方案最大的缺点在于机械臂主体为气囊结构，整个机械臂的结构强度较低，同时控制精度低、姿态获取困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂，可实现机械臂的精准控制，且能很容易获取机械臂姿态。

一种基于可精准控制骨架的仿生软体消毒机械臂，包括内部骨架、若干节首尾耦合的气动肌肉和喷头安装模块，所述内部骨架贯穿各气动肌肉；

内部骨架由若干轴节首尾活动连接组成，内部骨架上设置有用于测量内部骨架角度位移信息的角度传感器；所述轴节包括伸缩轴节，所述伸缩轴节上设置有用于测量内部骨架线位移信息的位移传感器；

所述气动肌肉包括若干环绕内部骨架布置的气管以及分别设置于气管两端、用于对各气管进行密封固定的密封端盖和进气端盖，所述进气端盖上设置有用于对各气管进行充气的进气孔；所述喷头安装模块固定在最外侧的端盖上。