[发明专利]一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂

权利要求书

1.一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，包括N段完全相同的子节段，每个子节段包括外部弯管组件、内部传动组件和弯管驱动单元三部分；

所述外部弯管组件包括固定外管(5)、外管连接套Ⅰ(2)、柔性外管(1)、驱动镍钛丝(13)、支撑镍钛丝(12)和外管连接套Ⅱ(6)；

所述固定外管(5)为不可弯曲的套筒结构，其管壁上开有两侧对称的滑槽，滑槽一端延伸到固定外管(5)的端面；所述外管连接套Ⅰ(2)为套筒结构，其一端设轴肩与固定外管(5)相连，另一端与柔性外管(1)相连；所述柔性外管(1)为单向可弯曲的套筒结构，其两端设轴肩分别与外管连接套Ⅰ(2)和上一节段的外管连接套Ⅱ(6)相连，柔性外管(1)管壁内有沿圆周均布的通孔，通孔分上下左右四组，其中左右两组安装所述支撑镍钛丝(12)，上下两组任意一组安装所述驱动镍钛丝(13)；所述支撑镍钛丝(12)和驱动镍钛丝(13)为具有超弹性的镍钛合金丝；所述外管连接套Ⅱ(6)为内部设轴肩的套筒结构，其两端分别连接固定外管(5)和下一节段的柔性外管(1)；

所述内部传动组件包括传动轴芯(8)、内管连接套(7)和柔性内管(11)；

所述传动轴芯(8)为空心轴结构，其两端设内花键分别与内管连接套(7)相连；所述内管连接套(7)为套筒结构，其一端设外花键与传动轴芯(8)相连，一端与柔性内管(11)相连；所述柔性内管(11)为可灵活弯曲的空心轴结构，其两端通过轴铣平面结构与内管连接套(7)相连；

所述弯管驱动单元包括螺纹管(9)、法兰块(10)、螺纹套环(3)、环状滑块(4)和镍钛温控丝(14)；

所述螺纹管(9)为内壁光滑的套筒结构，外部具有螺纹结构，与所述法兰块(10)依次套在传动轴芯(8)上；所述螺纹套环(3)套在螺纹管(9)外构成螺纹传动；所述环状滑块(4)内侧与螺纹套环(3)相互抱合固定所述驱动镍钛丝(13)，环状滑块(4)耳部为凸块结构，能够在所述固定外管(5)的滑槽内沿固定外管(5)轴向方向滑动；

所述传动轴芯(8)在与法兰块(10)配合处设有两个小孔，用于从传动轴芯(8)管壁中引出镍钛温控丝(14)，法兰块(10)与传动轴芯(8)连接实现镍钛温控丝(14)两端的固定；

所述镍钛温控丝(14)为具有通电收缩性能的镍钛合金丝，能够带动传动轴芯(8)上的台阶沿轴向方向产生微小位移，使传动轴芯(8)与螺纹管(9)接触并通过摩擦力带动螺纹管(9)转动。

2.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述柔性外管(1)为可弯曲但不可扭转的镍钛合金管，其两侧开有对向间隔分布的槽口，用于提高柔性外管的弯曲性能。

3.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述支撑镍钛丝(12)两端分别被外管连接套Ⅰ(2)、上一节段的外管连接套Ⅱ(6)卡在柔性外管(1)上，用于提高波形柔性外管的抗扭性能。

4.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述驱动镍钛丝(13)一端被上一节段的外管连接套Ⅱ(6)卡在柔性外管(1)上，另一端卡在螺纹套环(3)与环状滑块(4)之间，螺纹套环(3)与环状滑块(4)操纵驱动镍钛丝(13)，实现柔性外管的弯曲。

5.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述传动轴芯(8)管壁中开有若干布线通道，用于布置电线和镍钛温控丝(14)。

6.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述传动轴芯(8)上设有能够沿轴向产生微小位移的台阶，台阶上开有两个小孔，镍钛温控丝(14)从传动轴芯(8)管壁中引出，穿过小孔后回到传动轴芯(8)管壁中。

7.根据权利要求1所述的一种模块化关节分时切换驱动的灵巧操作臂，其特征在于，所述柔性内管(11)为可弯曲但不可扭转的镍钛合金管，其两侧开有对向间隔分布的槽口，用于提高柔性内管的弯曲性能。