一种超冗余度机器人的制作方法

本发明涉及一种机器人，具体地说是一种超冗余度机器人。

背景技术：

如今对机器人的研究已经变得非常的重要，无论是工业，医疗，生活，机器人都在逐步的起着越来越重要的作用，在对机器人的研究中，连续型机器人逐渐成为机器人研究的重要内容，因为连续型机器人能在复杂环境下执行特殊的任务。国内外研发了不同构型的机器人，但连续型机器人在生活中的运用却非常少，这使得机器人的发展受到了局限性，其工作环境也有所限制。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种超冗余度机器人。该超冗余度机器人，具有很高的灵活性，能够适应更加复杂的环境。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种超冗余度机器人，包括底座、控制系统i、机械臂iii及机械手iv，其中控制系统i安装在底座内，所述机械臂iii安装在底座的顶部、且与所述控制系统i连接，所述机械臂iii由多个单关节块ii依次连接而成，所述机械手iv安装在机械臂iii的末端，所述控制系统i驱动所述机械臂iii产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂iii能完成对目标物的抱持抓取及使机械手iv达到目的位置完成抓取工作。

所述单关节块ii包括底平台、上平台及位于底平台和上平台之间的多个伸缩杆，每个伸缩杆的两端分别与底平台和上平台铰接。

所述伸缩杆包括外管、内杆及弹簧，其中外管的一端与底平台铰接，所述内杆的一端插设于外管内、且可相对滑动，所述内杆的另一端与上平台铰接，所述弹簧位于外管内部，两端分别与外管的底部和内杆抵接。

所述外管的底部、内杆的中心及底平台、上平台上与所述伸缩杆相对应的位置均设有用于驱动线的通过的通孔。

所述外管的一端通过球关节与底平台铰接，所述内杆的另一端通过铰链与上平台铰接，所述球关节及铰链上均设有用于驱动线通过的通孔。

所述上平台的直径小于底平台的直径。

所述底平台和上平台之间沿周向均布有三个伸缩杆。

所述控制系统i包括多条驱动线及与各驱动线连接的多个驱动机构，每条驱动线依次通过各单关节块ii中的底平台、伸缩杆及上平台，其末端与最后一节单关节块ii中的上平台固定。

所述驱动机构包括滑轨、滑块及驱动电机，其中滑轨沿竖直方向设置于底座上，所述滑块与滑轨滑动连接，所述驱动电机设置于所述底座内、且输出端与所述滑块连接，所述驱动线的首端与所述滑块连接。

所述机械手iv包括基座、驱动块、驱动电机、连杆及机械手手爪，其中基座设置于机械臂iii的末端，所述驱动电机设置于所述基座的内部、且输出端沿周向连接有三个驱动块，所述机械手手爪为三个、且沿周向铰接在所述基座的顶部，每个机械手手爪分别通过一个连杆与一个驱动块铰接。

本发明的优点及有益效果是：

1.本发明提供的机器人结构简单，总体结构轻盈紧凑，控制精巧，运动灵活，可操作范围广。

2.本发明通过三个直线电机分别控制三条驱动线来驱动伸缩杆，进而使机械臂能达到任意变形，以完成对目标物的抱持抓取，也可使机械手达到目的位置完成抓取工作。

3.本发明打破传统关节式机械臂的局限性，使机械臂的发展范围更加宽广。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明中驱动系统的结构示意图；

图3为本发明中单关节块的结构示意图；

图4为本发明中机械臂的结构示意图；

图5为本发明中机械手的结构示意图。

图中：1为底座，2为驱动电机滑轨，3为滑块，4为驱动线，5为底平台，6为外管，7为内杆，8为铰链，9为上平台，10为平台ii，11为平台iii，12为平台iv，13为平台v，14为平台vi，15为驱动块，16为驱动电机，17为连杆，18为机械手手爪，i为驱动系统，ii为单关节块，iii为机械臂，iv为机械手。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

图1为本发明的结构示意图；如图1所示，本发明提供的一种超冗余度机器人，包括底座1、控制系统i、机械臂iii及机械手iv，其中控制系统i安装在底座1内，所述机械臂iii安装在底座1的顶部、且与所述控制系统i连接，所述机械臂iii由多个单关节块ii依次连接而成，所述机械手iv安装在机械臂iii的末端，所述控制系统i驱动所述机械臂iii产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂iii能完成对目标物的抱持抓取及使机械手iv达到目的位置完成抓取工作。

如图3所示，所述单关节块ii包括底平台5、上平台9及位于底平台5和上平台9之间的多个伸缩杆，每个伸缩杆的两端分别与底平台5和上平台9铰接。

所述伸缩杆包括外管6、内杆7及弹簧19，其中外管6的一端与底平台5铰接，所述内杆7的一端插设于外管6内、且可相对滑动，所述内杆7的另一端与上平台9铰接，所述弹簧19位于外管6内部，两端分别与外管6的底部和内杆7抵接，弹簧19用于支撑整个机械臂iii。

所述外管6的底部、内杆7的中心及底平台5、上平台9上与所述伸缩杆相对应的位置均设有用于驱动线的通过的通孔。

进一步地，所述外管6的一端通过球关节与底平台5铰接，所述内杆7的另一端通过铰链8与上平台9铰接，所述球关节及铰链8上均设有用于驱动线通过的通孔。所述上平台9的直径小于底平台5的直径。

如图4所示，多个单关节块ii依次相互连接组成机械臂iii，相邻两个单关节块ii之间共用一个平台，因此形成仿象鼻外形结构。每个单关节块的结构相同，外观不同，其外观仿象鼻外形的特性，当一个单关节块的运动受到阻碍时，不影响下一单关节块的运动，这也就是它具有超冗余度的原因。

本发明的一实施例中，所述底平台5和上平台9之间沿周向均布有三个伸缩杆，每个伸缩杆通过驱动线的驱动收缩，通过弹簧19的驱动复位。

如图1-2所示，所述控制系统i包括多条驱动线4及与各驱动线4连接的多个驱动机构，每条驱动线4依次通过各单关节块ii中的底平台5、伸缩杆及上平台9上设有的通孔，其末端与最后一节单关节块ii中的上平台9固定。

本发明的一实施例中，所述驱动机构包括滑轨2、滑块3及驱动电机，其中滑轨2沿竖直方向设置于底座1上，所述滑块3与滑轨2滑动连接，所述驱动电机设置于所述底座1内、且输出端与所述滑块3连接，所述驱动线4的首端与所述滑块3连接。

本发明的一实施例中，所述控制系统i包括三条驱动线4及与各驱动线4连接的三个驱动机构。通过三个驱动电机分别控制三个滑块3的位置，这样使三条驱动线4的长度产生不同的变化，使得机械臂iii产生侧向弯曲或伸缩变形，使所述机械臂iii能完成对目标物的抱持抓取，也可使机械手iv达到目的位置完成抓取工作。

如图5所示，所述机械手iv包括基座、驱动块15、驱动电机16、连杆17及机械手手爪18，其中基座设置于机械臂iii的末端，所述驱动电机16设置于所述基座的内部、且输出端沿周向连接有三个驱动块15，所述机械手手爪18为三个、且沿周向铰接在所述基座的顶部，每个机械手手爪18分别通过一个连杆17与一个驱动块15铰接，即每个连杆17的两端分别与机械手手爪18和驱动块15铰接。驱动块15通过驱动电机16的驱动作直线运动，再通过连杆17带动机械手手爪18作开合动作。

机械手iv由一个驱动电机16驱动三个驱动块15来控制三个机械手手爪18的抓取运动。

本发明通过三个直线电机分别控制三条驱动线来驱动伸缩杆，进而使机械臂能达到任意变形，以完成对目标物的抱持抓取，也可使机械手达到目的位置完成抓取工作。本发明设计新颖，结构简单，总体轻盈紧凑，控制精巧，运动灵活，抓取位置广泛。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。