[发明专利]可伸缩软体机器人的单元模块

摘要

本发明公开了一种可伸缩软体机器人单元模块，每个单元模块包括转向驱动机构、腕关节运动机构、驱动电缆总成和通讯电缆总成；其中转向驱动机构实现单元模块的伸缩自由度，腕关节运动机构实现单元模块的扭转和弯折，使每一个单元模块具有五个自由度，柔韧性能佳；并通过驱动电缆总成和通讯电缆总成使单元模块减轻负载同时实现信号的传递和电力驱动保障；该可伸缩软体机器人单元模块能够实现单个模块负载能力增加和单个模块的直线位移加大的功能，并通过协调地控制四根驱动绳实现转向机构伸缩或向任意方向弯曲，增加了机器人的工作空间；此外，通过多个模块依次连接重构机械臂构型来适应不同的环境下的相应操控。

主权项

1.一种可伸缩软体机器人的单元模块，其特征在于，包括转向驱动机构、腕关节运动机构(1)、驱动电缆总成和通讯电缆总成；其中，转向驱动机构包括转向驱动前面板(5)、可伸缩气动管(7)、转向驱动后面板(10)、四根驱动绳(9)和四个直流电机(11)；其中，可伸缩气动管(7)两端分别固定在转向驱动前面板(5)的底面中心处和转向驱动后面板(10)的顶面中心处；在转向驱动后面板(10)中心处开设有与可伸缩气动管(7)内部连通的通孔；在转向驱动前面板(5)上开设有沿圆周方向均布的四个凸台和转向驱动后面板(10)上开设有沿圆周方向均布的四个绳孔，四个直流电机(11)分别设置在转向驱动后面板(10)底面且与四个绳孔一一对应，使四根驱动绳(9)相互平行设置且一端固定在转向驱动前面板(5)上、另一端穿出转向驱动后面板(10)上绳孔并缠绕在直流电机(11)转轴上；腕关节运动机构(1)包括顶端设有前连接圆盘(1‑1)的连接轴(1‑2)、弧形连接端(1‑3)和后连接圆盘(1‑4)；其中，连接轴(1‑2)和弧形连接端(1‑3)接触端分别加工为圆形面和与圆形面相互配合的圆形凹面；后连接圆盘(1‑4)上表面设有两个对称设置连接片(1‑6)，两个连接片(1‑6)垂直于后连接圆盘(1‑4)且各沿径向开设有一个连接孔；弧形连接端(1‑3)下部两侧各设有一个与相邻侧连接孔相互配合的圆柱形凸起(1‑5)，使弧形连接端(1‑3)和后连接圆盘(1‑4)之间通过圆柱形凸起与连接孔相互配合形成活动连接；弧形连接端(1‑3)内自上而下依次设置有两个直流电机，位于上部的直流电机转轴与连接轴(1‑2)的中轴线重合，且转轴通过一根转轴延长轴延伸至所述连接轴(1‑2)中心盲孔内并通过连接支架将转轴延长轴与连接轴(1‑2)固定为一体，使所述连接轴(1‑2)能够随直流电机的转轴转动而发生自转；位于下部的直流电机转轴与弧形连接端(1‑3)两侧圆柱形凸起(1‑5)的中轴线重合，且转轴通过一根转轴延长轴延伸至一侧圆柱形凸起(1‑5)处并通过连接支架将转轴延长轴与弧形连接端(1‑3)固定为一体，使弧形连接端(1‑3)能够通过控制直流电机转轴进行正转和反转，实现弧形连接端(1‑3)相对于后连接圆盘(1‑4)发生在正负90°范围内的转动；通讯电缆总成包括分别设置在转向驱动前面板(5)和转向驱动后面板(10)内的两个控制主板、设置在转向驱动前面板(5)顶面上的短通讯电缆(2)以及设置在转向驱动前面板(5)和转向驱动后面板(10)之间的长通讯电缆(6)；短通讯电缆(2)一端与本单元模块内的转向驱动前面板(5)中的控制主板连接、另一端与前一连接单元模块内的转向驱动后面板(10)中的控制主板连接；长通讯电缆(6)一端与本单元模块内的转向驱动后面板(10)中的控制主板连接、另一端与本单元模块内的转向驱动前面板(5)中的控制主板连接；同时转向驱动前面板(5)内的控制主板分别与腕关节运动机构内的两个直流电机连接，转向驱动后面板(10)内的控制主板分别与本单元模块内的四个直流电机连接；驱动电缆总成包括竖直设置在转向驱动前面板(5)顶面上的短驱动电缆(3)和设置在转向驱动前面板(5)和转向驱动后面板(10)之间的长驱动电缆(8)；短驱动电缆(3)一端与本单元模块内的转向驱动前面板(5)中的控制主板连接、另一端用于与前一连接单元模块内的转向驱动后面板(10)中的控制主板连接；长驱动电缆(8)一端与本单元模块内的转向驱动后面板(10)中的控制主板连接、另一端与本单元模块内的转向驱动前面板(5)中的控制主板连接。