[发明专利]一种绳索驱动柔性爬行机器装置

说明书

本发明公开了一种绳索驱动柔性爬行机器装置，包括机身、根部柔性腿关节、若干个中部柔性腿关节和端部柔性腿关节，端部柔性腿关节与中部柔性腿关节之间、相邻两中部柔性腿关节之间、中部柔性腿关节与根部柔性腿关节之间均通过万向节连接；机身的内部设置有驱动结构，驱动结构上连接有转盘，转盘上缠绕有绳索，绳索的自由端依次穿过机身、根部柔性腿关节和中部柔性腿关节并固定在端部柔性腿关节上。本发明在腿部相邻关节之间连接有复位弹簧，能够利用复位弹簧实现机械臂的复位，并增强机械臂的整体强度，保证对爬行机器人的姿态调整的稳定性。

技术领域

本发明涉及空间和力学技术领域，尤其是涉及一种绳索驱动柔性爬行机器装置。

背景技术

近年来，空间科学和应用提出许多富有挑战的高精度观测、大容量通信、太阳能电站、深空探测航天任务，迫切需要大口径望远镜、大口径相机、大口径天线、巨型太阳能阵列和太阳光子推进帆。对于大尺度的空间结构，只能将其设计成多模块结构，先将各模块发射入轨，然后在轨完成组装。由多模块组装成的空间结构不仅尺度不受限制，而且具有易更换故障模块、可改变构型、可逐步升级等优点。空间结构在轨组装可由固定基座机械臂、爬行机器人或飞行机器人来完成。其中，爬行机器人可兼顾能源需求与灵活性，能够在航天器表面自由爬行并进行模块组装。

随着机器人技术的日益发展，应用场合不断丰富，人们对机器人功能的需求也趋于多样化。连续型爬行机器人由于自身腿部的可弯曲性，与刚性爬行机器人相比具有更高的柔顺性、安全性和适应性，在人机交互和狭小空间作业等方面具有独特优势。如在太空环境下，采用连续型爬行机器人进行作业可以带来许多便利。连续型爬行机器人在工业生产、航空航天、医疗外科、抢险救灾以及环境探测等领域具有十分广阔的应用前景。

连续型爬行机器人通过将柔性机械臂演化为爬行机器人的腿。柔性本体的弹性变形产生沿长度方向的连续弯曲运动。通过绳索驱动的柔性关节实现绳索驱动的柔性机械臂的转动，故连续型爬行机器人可完成不同的运动形态。

发明内容

本发明的目的是提供一种绳索驱动柔性爬行机器装置，在腿部相邻关节之间连接有复位弹簧，能够利用复位弹簧实现机械臂的复位，并增强机械臂的整体强度，保证对爬行机器人的姿态调整的稳定性。

为实现上述目的，本发明提供了一种绳索驱动柔性爬行机器装置，包括机身、分布在所述机身四周的根部柔性腿关节、与所述根部柔性腿关节连接的若干个中部柔性腿关节和与所述中部柔性腿关节连接的端部柔性腿关节，所述端部柔性腿关节与所述中部柔性腿关节之间、相邻两所述中部柔性腿关节之间、所述中部柔性腿关节与所述根部柔性腿关节之间均通过万向节连接；

所述机身的内部设置有驱动结构，所述驱动结构上连接有转盘，所述转盘上缠绕有绳索，所述绳索的自由端依次穿过所述机身、所述根部柔性腿关节和所述中部柔性腿关节并固定在所述端部柔性腿关节上；

所述根部柔性腿关节与所述中部柔性腿关节之间、相邻两所述中部柔性腿关节之间、所述中部柔性腿关节与所述端部柔性腿关节之间均设置有复位弹簧，所述复位弹簧设置在所述根部柔性腿关节与所述中部柔性腿关节的外侧及所述中部柔性腿关节及所述端部柔性腿关节的外侧。

优选的，所述万向节包括十字轴和旋转件，所述旋转件交叉设置在所述十字轴的中心位置处，形成两个垂直方向的转动自由度。

优选的，所述根部柔性腿关节、所述中部柔性腿关节和所述端部柔性腿关节均设置为十字框架结构，所述十字框架结构与所述十字轴的十字方向一致。

优选的，所述十字框架结构上设置有绳索通道，所述绳索通道设置在所述十字轴的延伸方向上。

优选的，所述绳索通道的开口处设置有倒角。

优选的，所述绳索的收放方向与所述十字轴的两个所述旋转轴的旋转方向一致。

优选的，所述根部柔性腿关节固定在所述机身上，所述绳索与所述驱动机构连接的转盘一一对应连接。