一种结构简单的柔性机械臂的制作方法

本实用新型涉及机械臂领域，尤其涉及一种结构简单的柔性机械臂。

背景技术：

机械臂是机器人的一种，传统的机械臂均为刚性连杆组成，通常有串联、并联或串并混联三种结构。这类机械臂的特点是具有离散关节和刚性连接，还有一类基于章鱼臂、象鼻等生物器官仿生的连续体机械臂。由于连续体机械臂可以在任意部位产生柔性变形，所以具有很强的避障能力，能够更好地适应各种复杂，更好地抓取不规则物体。这类机械臂既可以像传统机械臂那样在末端装上夹持装置以抓取物体，也可以利用机械臂本身的弯曲来卷起物体进行搬运。从这种机械臂的结构上看，其结构较为复杂，但功能也较为强大，具有良好的柔顺性和适应性；从这种机械臂的功能上看，其操作对象往往是一些柔软、脆弱且有生命的目标，而传统的机械臂则不容易做到。

目前的柔性机械臂按照驱动方式来说一般可以划分为三类：内驱动型、外驱动型和混合驱动型。内驱动型采用波纹管内充流体驱动的方式，外驱动型采用轻质连续体加远程驱动的方式，混合驱动型则是综合采纳了内、外两种驱动型的混合方案。外驱动型或混合驱动型中的轻质连续体可采用轻质弹性杆作为主要结构来实现方便的弯曲。但这种机械臂由于结构复杂，成本较高，并不能很好的推广到各种领域中应用，因此，设计一种能推广运用的原理简单、结构轻巧、成本低廉的柔性机械臂是亟待解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种能够方便地实现全角度转动的结构简单的柔性机械臂。

本实用新型是通过以下的技术方案实现的：一种结构简单的柔性机械臂，包括若干组前关节和后关节、连接前关节和后关节的十字轴、控制前关节和后关节之间相对转角的动力件，十字轴可绕组成十字轴的转轴一或转轴二转动，转轴一和转轴二分别与前关节和后关节固定连接。

优选地，所述转轴一和转轴二相互垂直并在中部固定连接。

优选地，所述前关节和后关节均包括第一分梁和第二分梁，第一分梁和第二分梁相互垂直并在中部固定连接。

优选地，所述前关节的第一分梁两端朝向后关节一侧分别延伸出凸起，后关节的第二分梁两端朝向前关节一侧分别延伸出凸起。

优选地，所述第一分梁和第二分梁上的两个凸起均对向开设有凹槽，转轴一和转轴二插接固定于凹槽中。

优选地，包括可伸缩的软性面，前关节和后关节的第一分梁和第二分梁的端部均抵接在所述软性面的内壁上。

优选地，所述动力件包括设置于前关节、后关节和十字轴同一侧的滑轮、穿过滑轮的钢线及设置于前关节和后关节上的固定部，固定部包括设置于前关节上的第一固定部和设置于后关节上的第二固定部。

优选地，所述第一固定部设置于前关节的第一分梁/第二分梁的一端，第二固定部设置于后关节的第一分梁/第二分梁的另一端，钢线的两端与第一固定部和第二固定部分别连接固定。

优选地，所述动力件还包括电机，滑轮设置于电机的输出轴上。

有益效果是：本柔性机械臂通过在前关节和后关节之间设置易于转动的十字轴，结合穿插连接于前关节和后关节的固定部之间的由滑轮、钢线等组成动力组件，使机械臂能够方便的实现多个角度的转动，其原理简单、结构轻巧、成本低廉，能够适用于工业、军事、航空、娱乐、服务等多种领域。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图做简单说明。显然，所描述的附图只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型前关节、后关节和十字轴的结构示意图；

图3为本实用新型的使用状态示意图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本实用新型的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其它实施例，均属于本实用新型的保护范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指构件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接辅件，来组成更优的连接结构。本实用新型创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。

具体实施例，如图1至3所示，一种结构简单的柔性机械臂，包括若干组前关节21和后关节22、连接前关节21和后关节22的十字轴3、控制前关节21 和后关节22之间相对转角的动力件，十字轴3可绕组成十字轴3的转轴一或转轴二转动，转轴一和转轴二分别与前关节21和后关节22固定连接，转轴一和转轴二相互垂直并在中部固定连接，前关节21和后关节22均包括第一分梁2a 和第二分梁2b，第一分梁2a和第二分梁2b相互垂直并在中部固定连接。前关节21的第一分梁2a两端朝向后关节22一侧分别延伸出凸起，后关节22的第二分梁2b两端朝向前关节21一侧分别延伸出凸起。第一分梁2a和第二分梁2b 上的两个凸起均对向开设有凹槽，转轴一和转轴二插接固定于凹槽中。

如图3所示，本结构简单的柔性机械臂还包括可伸缩的软性面4，前关节21 和后关节22的第一分梁2a和第二分梁2b的端部均抵接在所述软性面4的内壁上。

如图1所示，动力件包括设置于前关节21、后关节22和十字轴3同一侧的滑轮11、穿过滑轮11的钢线12及设置于前关节21和后关节22上的固定部，固定部包括设置于前关节21上的第一固定部13a和设置于后关节22上的第二固定部13b。

第一固定部13a设置于前关节21的第一分梁2a/第二分梁2b的一端，第二固定部13b设置于后关节22的第一分梁2a/第二分梁2b的另一端，钢线12的两端与第一固定部13a和第二固定部13b分别连接固定。固定部与前关节21和后关节22通过插接连接的方式固定，使固定部和钢线12能更牢固的固定在十字型固定梁2上，动力件还包括电机，滑轮11设置于电机的输出轴上。

当该柔性机械臂处于未弯曲的初始状态时，如图3所示，各十字型固定梁2 之间均保持相互平行的关系，此时电机不工作，滑轮11也保持初始状态，没有转动；当柔性机械臂需要进行弯曲时，例如当该柔性机械臂需要如图1和图3 中向左侧弯曲时，首先电机转动带动滑轮11沿逆时针方向转动，连接第一固定部13a的钢线12往靠近滑轮11的方向收缩，带动第一固定部13a所在的第一分梁2a/第二分梁2b向下转动，同时连接第二固定部13b的钢线12往远离滑轮11 的方向放松，带动第二固定部13b所在的第一分梁2a/第二分梁2b向上转动，同时其它前关节21和后关节22的第一分梁2a/第二分梁2b的左侧也向下转动，其它前关节21和后关节22的第一分梁2a/第二分梁2b的右侧向上转动，使所有前关节21和后关节22整体向左侧弯曲，而由于前关节21和后关节22的第一分梁2a和第二分梁2b的端部均抵接在所述软性面4的内壁上，前关节21、后关节22和十字轴3整体向左侧弯曲，带动可伸缩的软性面4向左侧弯曲，从而使整个柔性机械臂向左侧弯曲。

同理，当电机转动带动滑轮11沿顺时针方向转动时，该柔性机械臂可以向右侧弯曲，在此基础上，结合柔性机械臂围绕轴向一定角度的旋转，即可方便的实现柔性机械臂全角度的弯曲，使柔性机械臂能够根据需要调整弯曲的方向和角度。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型技术方案的范围内。