[发明专利]一种连续体机器人关节及连续体机器人

说明书

一种连续体机器人关节及连续体机器人，包括上主体片、下主体片、弹性体和中间连接件；上主体片和下主体片上均开有矩形通孔；中间连接件的两端分别设置在上主体片和下主体片的矩形通孔；上主体片和下主体片外侧边缘之间固定设置有若干弹性体。本发明通过圆片、上主体片以及下主体片的配合，实现了刚性转动副，运动学较为简单。本产品安装简单，将几个片相互插入即可，安装时可以选择让柔性单元可以处于预拉伸状态，借助弹性回复力在相邻片之间形成稳定可靠的装配，增加接触的稳定性，提高承载能力。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，特别涉及一种连续体机器人关节及连续体机器人。

背景技术

连续体机器人由于其细长灵活的特性，被应用于管道探测、发动机检修、手术医疗等领域。现有的连续体机器人关节，从结构上可以分为刚性关节和柔性关节。刚性关节承载能力大，运动学建模容易，但往往需要复杂的加工装配(如铣削、钻孔)，由于手术机器人往往在毫米级别，所以刚性单元加工难度较大，而一个连续体机器人往往有很多此种关节(多的可能几十上百个)，成本巨大。柔性关节可以一体制作，但承载能力较弱，在不同负载状态下变形情况不同，给运动控制带来的困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续体机器人关节及连续体机器人，以解决上述问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种连续体机器人关节，包括上主体片、下主体片、弹性体和中间连接件；上主体片和下主体片上均开有矩形通孔；中间连接件的两端分别设置在上主体片和下主体片的矩形通孔；上主体片和下主体片外侧边缘之间固定设置有若干弹性体。

进一步的，中间连接件为圆形轮廓片或运动约束插片。

进一步的，圆形轮廓片的直径大于矩形通孔的长度，每个关节至少有一个圆形轮廓片。

进一步的，运动约束插片包括插入结构、主体和运动导向轮廓结构；主体的两端分别设置插入结构和运动导向轮廓结构；插入结构插入下主体片矩形通孔内，运动导向轮廓结构插入上主体片的矩形通孔中，运动约束插片与下主体片过盈配合，运动约束插片与上主体片间隙配合；每个关节至少有一个运动约束插片。

进一步的，运动导向轮廓结构上设置有柱状的抗扭增强结构；运动约束插片的侧面设置有限位结构。

进一步的，上主体片和下主体片的外边缘均设有凸起或窄缝用于安装弹性体。

进一步的，弹性体为S形或折线形或其他可以与运动协调的形状；弹性体的两端设置有与凸起或窄缝相匹配的套筒结构、弯折结构或带多根横小枝的结构，弹性体装配时在预拉伸状态下或原始状态下装配，预拉伸方向为两安装位置连线。

进一步的，上主体片和下主体片上均开有多个穿线孔，穿线孔用于穿线或者安装外部连接设备。

进一步的，上述所有零件都可以通过平面加工的方式制造出来。柔性单元可以处于预拉伸状态进行装配。

进一步的，一种连续体机器人，由多个此种关节串联而成，通过穿线孔中的驱动丝进行驱动。

与现有技术相比，本发明有以下技术效果：

本发明通过圆片、上主体片以及下主体片的配合，实现了刚性转动副，运动学较为简单。本产品安装简单，将几个片相互插入即可，安装时可以选择让柔性单元可以处于预拉伸状态，借助弹性回复力在相邻片之间形成稳定可靠的装配，增加接触的稳定性，提高承载能力。