[0003] 本发明的目的在于克服现有柔性机器人精度较低的缺陷,提供一种新型柔性机械臂及其驱动方法。
[0004] 本发明一种新型柔性机械臂,包括末端安装块和多个柔性弯曲关节。各个柔性弯曲关节依次排列相连。前一个柔性弯曲关节与后一个柔性弯曲关节通过万向节连接。位于最末端的柔性弯曲关节与末端安装块通过万向节连接。所述的柔性弯曲关节包括关节座、弯转气囊、弹簧和气路部分。四个弯转气囊均与关节座上外侧面固定,且沿着关节座中心轴线的周向均布。多个弹簧的一端与关节座的外侧面固定。所述的气路部分包括两个双向泵。第一个双向泵的两个通液口与其中两个不相邻的弯转气囊分别连通;第二个双向泵的两个通液口与另两个弯转气囊分别连通。
[0005] 作为优选,所述末端安装块及关节座上开设有中心孔。末端安装块及关节座的中心孔中穿过且固定有管路。
[0006] 作为优选,所述弯转气囊的横截面呈扇环形,且扇环圆心在关节座的中心轴线上。弯转气囊的外边缘面上设置有弯曲变形缝隙。
[0007] 作为优选,所示关节座的两侧均开设有气囊安置槽组。气囊安置槽组包括沿关节座中心轴线周向均布的四个气囊安置槽。同一气囊安置槽组内的任意两个气囊安置槽之间均开设有弹簧固定孔。各个气囊安置槽的底部均开设通气孔。四个弯转气囊与关节座上外侧面的四个气囊安置槽分别固定。弹簧共有四个,四个弹簧的一端与关节座上外侧面的四个弹簧固定孔分别固定。
[0008] 作为优选,所述的万向节包括均设有中心孔的矩形环、第一法兰和第二法兰。第一法兰与矩形环的一组相对侧面构成第一转动副;第二法兰与矩形环的另一组相对侧面构成第二转动副;第一转动副的公共轴线与第二转动副的公共轴线相互垂直。第一法兰、第二法兰与相邻两个柔性弯曲关节内的关节座分别固定。
[0009] 作为优选,所述末端安装块的内端呈圆柱形,外端呈半球形。
[0010] 作为优选,各个柔性弯曲关节内两个双向泵与控制器的多个控制接口分别通过电机驱动器连接。
[0011] 作为优选,所述的末端安装块及各个关节座上均安装有陀螺仪;各个陀螺仪的信号输出线均与控制器连接。
[0012] 该新型柔性机械臂的驱动方法如下:
[0013] 步骤一、根据末端安装块所需要运动到的空间位置和供机械臂移动的空间范围,确定各个柔性弯曲关节的弯曲方向和弯曲角度。
[0014] 步骤二、控制器控制各个柔性弯曲关节内的第一个双向泵、第二个双向泵进行泵液,使得各个柔性弯曲关节分别向对应的弯曲方向转动对应弯曲角度。
[0015] 柔性弯曲关节的弯曲的方法具体如下:
[0016] 将同一柔性弯曲关节内的四个弯转气囊分别作为第一弯转气囊、第二弯转气囊、第三弯转气囊、第四弯转气囊。两个双向泵分别作为第一双向泵和第二双向泵。第一弯转气囊、第三弯转气囊与第一双向泵连接;第二弯转气囊、第四弯转气囊与第二双向泵连接。
[0017] ①.若需要驱动柔性弯曲关节向第一弯转气囊那侧弯曲,则第一双向泵正转,第一弯转气囊缩小,第二弯转气囊膨胀弯曲,使得柔性弯曲关节向第一弯转气囊那侧弯曲。
[0018] ②.若需要驱动柔性弯曲关节向第二弯转气囊那侧弯曲,则第一双向泵反转,第二弯转气囊缩小,第一弯转气囊膨胀弯曲,使得柔性弯曲关节向第二弯转气囊那侧弯曲。
[0019] ③.若需要驱动柔性弯曲关节向第三弯转气囊那侧弯曲,则第二双向泵正转,第三弯转气囊缩小,第四弯转气囊膨胀弯曲,使得柔性弯曲关节向第三弯转气囊那侧弯曲。
[0020] ④.若需要驱动柔性弯曲关节向第四弯转气囊那侧弯曲,则第二双向泵反转,第四弯转气囊缩小,第三弯转气囊膨胀弯曲,使得柔性弯曲关节向第四弯转气囊那侧弯曲。
[0021] 若需要驱动柔性弯曲关节向第一弯转气囊与第二弯转气囊之间弯曲,则①,②同步执行,弯曲方向由第一双向泵和第二双向泵的泵液量比例决定。
[0022] 若需要驱动柔性弯曲关节向第二弯转气囊与第三弯转气囊之间弯曲,则②,③同步执行,弯曲方向由第一双向泵和第二双向泵的泵液量比例决定。
[0023] 若需要驱动柔性弯曲关节向第三弯转气囊与第四弯转气囊之间弯曲,则③,④同步执行,弯曲方向由第一双向泵和第二双向泵的泵液量比例决定。
[0024] 若需要驱动柔性弯曲关节向第一弯转气囊与第四弯转气囊之间弯曲,则①,④同步执行,弯曲方向由第一双向泵和第二双向泵的泵液量比例决定。
[0025] 本发明具有的有益效果是:
[0026] 1、本发明中的弯转气囊通过弯曲变形缝隙,能够实现扇形膨胀,从而使得各个柔性弯曲关节之间的弯曲更加精准可控。
[0027] 2、本发明各关节接头之间通过万向节连接,使得机械臂可以沿任意方向弯曲,并且很好的防止了柔性机器手中的扭曲变形。
[0028] 3、本发明的中部能够通入输液管,从而实现输液管道形状位置的精准控制,能够用于医疗、勘探等领域。
[0029] 4、本发明的驱动方式采用流体驱动,使机械臂具有较好的柔性和高灵活性。