[发明专利]变刚度张拉整体结构连续体机器人

权利要求书

1.一种变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：其包括连续体机器人主体、固定平台、工作平台和驱动模块；所述连续体机器人本体第一端与固定平台固定连接，所述连续体机器人本体第二端与工作平台相连；所述驱动模块放置于固定平台，且所述驱动模块的驱动绳索穿过连续体机器人本体后与连续体机器人本体第二端相连，通过驱动模块带动驱动绳索驱动连续体机器人本体实现运动；

所述连续体机器人本体包括多个张拉整体结构基本单元、第一拉索和压簧，相邻两个张拉整体结构基本单元借助于第一拉索和压簧连接；所述第一拉索为相邻两个张拉整体结构基本单元提供径向和轴向力，所述驱动绳索和压簧为相邻两个张拉整体结构基本单元提供轴向力；

所述张拉整体结构基本单元包括第一V形杆、第二V形杆以及连接第一V形杆和第二V形杆的弹簧，所述第一V形杆的V字开口向下设置，所述第二V形杆的V字开口向上设置，所述第一V形杆和第二V形杆的V字开口相对设置且借助于弹簧将第一V形杆和第二V形杆的V字形尖角连接，第一V形杆和第二V形杆的V字正投影平面相互垂直且共用一个对称轴；每一个V形杆V字形尖角处分别借助第二拉索与另一个V形杆V字形开口的两个端部内侧连接；第一V形杆和第二V形杆的V字形开口的两个端部之间分别借助于第三拉索连接；

所述张拉整体结构基本单元中的拉索与弹簧均呈预紧状态，且各对称位置的拉索初始张紧力相等，张拉整体结构基本单元呈自应力平衡状态。

2.根据权利要求1所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述第一V形杆和第二V形杆的V字形尖角处均设置有挂钩固定片，所述第一V形杆和第二V形杆的V字开口两个端部均设置有矩形通孔、竖直固定片孔、挂钩固定片和Y字形固定片，矩形通孔和竖直固定片孔分别与挂钩固定片和Y字形固定片彼此配合并借助于柱销固定；

其中一个V形杆V字形尖角处的挂钩固定片借助于两根长度相等的第二拉索分别与另一个V字形开口的两个端部内侧的挂钩固定片连接；

其中一个V形杆两个端部的Y字形固定片借助于两根长度相等的第三拉索分别与另一个V形杆两个端部的Y字形固定片连接。

3.根据权利要求1所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述张拉整体结构基本单元中的第一V形杆和第二V形杆的两个端部底部均设置有与压簧第一端配合的圆形凹槽，所述压簧的第二端与相邻的张拉整体结构基本单元中的第一V形杆和第二V形杆的两个端部的圆形凹槽上部配合。

4.根据权利要求3所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述压簧间隔90°均匀分布。

5.根据权利要求2所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述张拉整体结构基本单元中第一V形杆两端通过挂钩固定片利用第一拉索与相邻张拉整体结构基本单元中第二V形杆两端的挂钩固定片相连接；所述相邻两个张拉整体结构基本单元之间借助于相互对称的四根呈拉伸状态的第一拉索连接，所述第一拉索上设置有弹簧。

6.根据权利要求1所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述连续体机器人本体第一端的张拉整体结构基本单元的第一V形杆的圆形凹槽与上固定平台的圆轴过盈配合。

7.根据权利要求1所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述连续体机器人本体第二端的张拉整体结构基本单元的第二V形杆的圆形凹槽与工作平台的短圆轴过盈配合；第二端的张拉整体结构基本单元的第一V形杆的圆形凹槽与驱动绳固定筒过盈配合。

8.根据权利要求1所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述驱动模块通过螺栓固定于下固定平台；所述驱动模块包括四个驱动单元以及驱动绳索，每一个驱动单元均包括驱动电机、减速带轮系统和驱动轴，所述驱动电机借助于减速带轮系统带动驱动轴旋转从而收缩或放松驱动绳索。

9.根据权利要求8所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述四个驱动单元间隔90°均匀分布于下固定平台上，驱动单元的驱动轴切线与V形杆半腰圆形平台上的通孔轴线共线。

10.根据权利要求1所述的变刚度张拉整体结构连续体机器人，其特征在于：所述驱动绳索第一端缠绕固定于驱动轴，驱动绳索第二端穿过V形杆两端通孔与张拉整体结构基本单元之间的压簧轴心，并通过固定螺栓固定于连续体机器人本体第二端。