一种绳驱多关节柔性机械臂测量实验平台

1.本发明涉及实验测量领域，特别涉及一种绳驱多关节柔性机械臂测量实验平台。


背景技术：

2.随着科技发展，机器人也逐渐被要求能在复杂环境、狭小空间中工作，柔性多关节连续型机器人就是一个非常流行的发展方向。
3.连续型机器人是一种新型的仿生机器人，整体呈现出柔性特性，其弯曲性能优良，在非合作目标捕获操作、非结构环境下避障作业、狭小空间的受限工作等工况下适应能力强。连续型机器人的绳索驱动方式，具有驱动力大、响应时间短、可靠性高等特点。因此，绳驱连续型机器人得到广泛研究。然而绳驱柔性机械臂虽然有灵活的优点，但其由于绳索具有柔性、机器人关节数量多、绳索与关节之间的摩擦力对机械臂变形影响较大等特性，其运动难以精确计算，尤其是其各关节的运动与绳索的长度变化、绳索驱动力之间的关系难以用数学模型来精确确定。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种绳驱多关节柔性机械臂测量实验平台，以解决现有技术难以获得机械臂精确驱动参数的问题。
5.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种绳驱多关节柔性机械臂测量实验平台，包括支撑架、操作箱、标定板和姿态传感器；所述支撑架上设有所述操作箱和所述标定板；所述操作箱包括正面板、侧面板、连接杆、滑轮、刻度尺和砝码；所述正面板用于安装机械臂，所述正面板与所述机械臂之间为可选择安装角度的连接，所述正面板在围绕所述机械臂的周侧外设有一圈指示角度的刻度；两所述侧面板设于所述正面板相对的两侧，两所述侧面板上均设有多个供所述连接杆选择安装的杆孔；多根所述连接杆的两端分别插入两所述侧面板的所述杆孔内；多个所述滑轮以可转动的方式分别安装于多根所述连接杆上；多个所述刻度尺分别悬挂于多根所述连接杆上；所述操作箱用于供所述机械臂的绳索绕过所述滑轮连接所述砝码；所述标定板设于所述操作箱的一侧，所述标定板用于供所述机械臂进行投影测量；所述姿态传感器用于安装在所述机械臂上，以获取所述机械臂的姿态信息。
6.在其中一个实施例中，所述正面板上设有穿孔和安装孔，多个所述安装孔围绕所述穿孔的周侧布置一圈；所述操作箱还包括固定板，所述固定板用于安装所述机械臂，所述固定板设有对位孔和穿线孔，多个所述对位孔在多个所述穿线孔的周侧外呈周向布置，多个所述对位孔用于通过螺钉螺母选择与需要的所述安装孔连接，多个所述穿线孔均与所述穿孔相对，多个所述穿线孔用于供所述机械臂的绳索穿过以绕过所述滑轮连接所述砝码。
7.在其中一个实施例中，所述固定板的周侧处设有对位线，所述对位线与所述刻度相邻布置。
8.在其中一个实施例中，所述连接杆为圆柱形的光轴，以供所述滑轮沿所述连接杆
的轴向移动。
9.在其中一个实施例中，所述刻度尺上设有悬挂孔，所述连接杆穿过所述悬挂孔以悬挂所述刻度尺。
10.在其中一个实施例中，多个所述杆孔沿竖向间隔排列为一组，多组所述杆孔沿水平方向间隔排列布置。
11.在其中一个实施例中，所述标定板的表面设有栅格线。
12.本发明的有益效果如下：
13.由于所述正面板用于安装机械臂，所述正面板与所述机械臂之间为可选择安装角度的连接，所述正面板在围绕所述机械臂的周侧外设有一圈指示角度的刻度，所以机械臂能够根据实验需求选择安装角度，并可通过刻度记录当前角度；而且两所述侧面板设于所述正面板相对的两侧，两所述侧面板上均设有多个供所述连接杆选择安装的杆孔，所以连接杆可以根据不同实验需求选择安装位置；最后由于所述操作箱用于供所述机械臂的绳索绕过所述滑轮连接所述砝码，所以能够通过调节砝码的重量实现机械臂的活动调控，在机械臂活动过程中利用标定板、刻度尺和姿态传感器等进行相关信息记录，便可完成各数据的精确获取，切实解决了现有技术难以获得机械臂精确驱动参数的问题。
附图说明
14.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，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的附图。
15.图1是本发明实施例提供的结构示意图；
16.图2是图1的操作箱局部结构示意图；
17.图3是图1的正面板与固定板拆解结构示意图；
18.图4是图1的刻度尺结构示意图；
19.图5是本发明实施例提供操作流程图。
20.附图标记如下：
21.10、支撑架；
22.20、操作箱；21、正面板；211、刻度；212、穿孔；213、安装孔；22、侧面板；221、杆孔；23、连接杆；24、滑轮；25、刻度尺；251、悬挂孔；26、砝码；27、固定板；271、对位孔；272、穿线孔；273、对位线；
23.30、标定板；31、栅格线；
24.40、姿态传感器；
25.50、机械臂；51、绳索。
具体实施方式
26.下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述。
27.本发明提供了一种绳驱多关节柔性机械臂测量实验平台，其实施例如图1至图5所示，包括支撑架10、操作箱20、标定板30和姿态传感器40；支撑架10上设有操作箱20和标定
板30；操作箱20包括正面板21、侧面板22、连接杆23、滑轮24、刻度尺25和砝码26；正面板21用于安装机械臂50，正面板21与机械臂50之间为可选择安装角度的连接，正面板21在围绕机械臂50的周侧外设有一圈指示角度的刻度211；两侧面板22设于正面板21相对的两侧，两侧面板22上均设有多个供连接杆23选择安装的杆孔221；多根连接杆23的两端分别插入两侧面板22的杆孔221内；多个滑轮24以可转动的方式分别安装于多根连接杆23上；多个刻度尺25分别悬挂于多根连接杆23上；操作箱20用于供机械臂50的绳索51绕过滑轮24连接砝码26；标定板30设于操作箱20的一侧，标定板30用于供机械臂50进行投影测量；姿态传感器40用于安装在机械臂50上，以获取机械臂50的姿态信息。
28.在进行应用时，将机械臂50安装于正面板21上，并选择好机械臂50的安装角度，机械臂50的安装角度利用正面板21的刻度211进行读取，然后将机械臂50的绳索51穿过正面板21，绳索51绕过各个滑轮24后连接砝码26便可；其中，连接杆23的数量、设置位置、以及砝码26的重量均可根据实验需求进行选取，然后便可利用刻度尺25得知绳索51的拉动距离，利用姿态传感器40得知机械臂50的运动姿态，利用标定板30获知机械臂50的位置变化信息，从而在多个维度实现了精确数据的获取，切实解决了现有技术难以获得机械臂50精确驱动参数的问题，具体的，可参考图5所示的流程图进行操作。
29.如图1至图3所示，正面板21上设有穿孔212和安装孔213，多个安装孔213围绕穿孔212的周侧布置一圈；操作箱20还包括固定板27，固定板27用于安装机械臂50，固定板27设有对位孔271和穿线孔272，多个对位孔271在多个穿线孔272的周侧外呈周向布置，多个对位孔271用于通过螺钉螺母选择与需要的安装孔213连接，多个穿线孔272均与穿孔212相对，多个穿线孔272用于供机械臂50的绳索51穿过以绕过滑轮24连接砝码26。
30.譬如在此实施例中，机械臂50与固定板27的安装位置是固定不变的，而对位孔271则设置为三个，所以通过旋转固定板27则可改变对位孔271与安装孔213的对位状态，从而实现机械臂50安装角度的改变，待安装角度调整完毕后，再利用螺钉螺母将固定板27与正面板21连接固定即可；然后待机械臂50安装固定后，绳索51便可穿过穿线孔272绕过滑轮24连接砝码26。
31.如图3所示，固定板27的周侧处设有对位线273，对位线273与刻度211相邻布置。
32.在设置对位线273后，则可利用对位线273与刻度211的相对位置判断机械臂50的旋转角度，从而便于进行数据记录。
33.如图2所示，连接杆23为圆柱形的光轴，以供滑轮24沿连接杆23的轴向移动。
34.在采用此设置方式后，连接杆23则呈圆柱状，从而便于滑轮24沿连接杆23的轴向移动，确保滑轮24能够移动至符合实验需求的位置上。
35.如图2和图4所示，刻度尺25上设有悬挂孔251，连接杆23穿过悬挂孔251以悬挂刻度尺25。
36.在采用此设置方式后，则便于刻度尺25在连接杆23上的悬挂。
37.如图2所示，多个杆孔221沿竖向间隔排列为一组，多组杆孔221沿水平方向间隔排列布置。
38.在采用此设置方式后，杆孔221将可布置于侧面板22的竖向各处、以及横向各处，从而确保杆孔221的布置范围广，以为连接杆23提供更多的安装位置选择。
39.如图1所示，标定板30的表面设有栅格线31。
40.在标定板30表面设置栅格线31后，则可便于确认和记录机械臂50的投影位置。
41.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。