[发明专利]一种欠驱动连续体机械臂

说明书

本发明涉及一种欠驱动连续体机械臂，包括三个驱动电机、三根驱动绳和多个依次连接的关节；每个关节均包括动平台和静平台；每个关节中的动平台上均连接有三根从动绳；每个关节均连接有三个变直径驱动机构，每个关节中的从动绳和变直径驱动机构一一对应，每个关节中的每根从动绳均与对应的变直径驱动机构的输出端相连接；变直径驱动机构包括变直径滑轮，变直径滑轮包括直径可变的外环体；每个关节处的变直径驱动机构中的变直径滑轮的外环体均由相应的驱动绳驱动旋转。本发明结构简单，整体重量和体积较小，同时也可以有效保证机械臂的灵活度和负载能力。

技术领域

本发明涉机械臂技术领域，尤其是指一种欠驱动连续体机械臂。

背景技术

连续体机械臂整体表现出长、细的形态，由多个小节串接组成，各小节的组成元件往往具有较大柔度，使得连续体机械臂具有良好的柔顺特性和灵活性，鉴于连续体机械臂的上述特性，连续体机械臂被广泛应用于各个领域。

专利申请公布号为CN108237524A的中国专利，公开了一种线驱动连续型机器人，该机器人包括驱动系统及与机械臂，机械臂包括依次连接的多个单关节块，驱动系统包括支撑座、直线驱动机构及驱动线，直线驱动机构设置于支撑座上，驱动线的一端与直线驱动机构连接，另一端穿过机械臂且与机械臂的末端固定连接，由驱动系统驱动机械臂产生侧向弯曲或伸缩变形而实现对目标物的抱持抓取。但是上述结构的整个机械臂运动空间较小，自由度较低。

专利申请公布号为CN105014689A的中国专利，公开了一种运动解耦的绳驱动连续体机械臂及机器人，包括多个机械臂套筒、牵引绳组和关节；多个机械臂套筒顺次排列且相邻的机械臂套筒之间通过关节铰接构成机械臂本体；机械臂本体的前端用于连接线绳驱动底座；牵引绳组用于驱动相对应的关节，牵引绳组和关节一一对应；牵引绳组的一端连接相对应的关节，另一端用于依次通过穿过设置在相对应关节前侧的多个关节的导绳盘上的通孔后连接线绳驱动底座。上述机械臂采用绳索将整体机构贯穿，每根绳索由电机驱动，其中驱动单元之间使用虎克铰，驱动装置过大，驱动绳索过多导致整体机构过于复杂，且由于采用刚性结构，不能实现连续变形，灵活性不佳，应用场所有限。

专利申请公布号为CN112873190A的中国专利，公开了一种多段绳索驱动的连续型张拉整体机器人，包括基座、多个基本单元、多个连接结构和三个前后排列的驱动机构，基本单元的中心均设有弹性连接件，并与基本单元弹性连接；驱动机构包括多个绳索和多个驱动绳索运动的驱动单元，绳索的前端与所述驱动单元连接。该机械臂结构主要由多节基本单元串联而成，每个基本单元的中心均设有弹性连接件，并与基本单元弹性连接，能够向多个方向弯曲，但是由于每个基本单元之间采用弹性连接件，导致机械臂整体的运动平稳性较差，并且工作压力较低，因而输出力小、负载能力较弱。

综上，现有的以绳驱动为驱动力的连续体机械臂，如果驱动绳索过少会导致机构运动不灵活和自由度较低，如果驱动绳索过多又会导致整体结构较为复杂，整体负载能力也较弱，且由于机械臂的每个驱动单元需要采用多个驱动器并联，也会导致驱动器较多，增大了机械臂整体重量和体积，无法满足使用需求。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中连续体机械臂无法在保证灵活性和负载能力的基础上简化结构、降低机械臂整体重量和体积的缺陷。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种欠驱动连续体机械臂，包括三个驱动电机、三根驱动绳和多个依次连接的关节，驱动电机和驱动绳一一对应；

每个所述关节均包括动平台和静平台，所述动平台和静平台之间通过球面副相连接；每个所述关节中的动平台上均连接有三根从动绳；

每个所述关节均连接有三个变直径驱动机构，每个所述关节中的从动绳和所述变直径驱动机构一一对应，每个所述关节中的每根所述从动绳均与对应的变直径驱动机构的输出端相连接；

所述变直径驱动机构包括变直径滑轮，所述变直径滑轮包括直径可变的外环体；