一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌及机械臂

本发明涉及机械臂，具体涉及一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌及机械臂。

背景技术：

1、随着社会的发展，人们逐渐意识到陆地资源是非常有限的，然而水下资源开发与利用仍然有很大的挖掘空间。例如水下微生物的收集与利用和水下矿物质的开采等，合理开发利用水下资源成为未来发展的重要部分。然而，人类在开采水下资源的同时也产生了不少水中垃圾，这些水中垃圾的产量还在持续扩大，严重影响着海洋生物、生态环境、人类健康、经济发展等方方面面。因此，过滤机械臂的设计与开发已成为了研究的热点。

2、传统的过滤机械臂大多采用滤网结构来过滤和收集，然而这种滤网结构孔隙率、压力降和阻塞比都没法调节，在面对不同浓度污染物的收集时，很难使过滤阻力和过滤效率之间达到一个很好的平衡。因此，有必要进行改进。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其可灵活改变压力降、阻塞比和过滤效率。

2、为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、第一方面，本公开提供一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，包括：保持架、扭转机构、驱动机构和多个刚毛组件。

4、所述扭转机构固定地配置在所述保持架上；多个所述刚毛组件配置在所述扭转机构上，且相邻的所述刚毛组件之间具有间隙；所述驱动机构用于驱动所述扭转机构转动。

5、所述扭转机构被所述驱动机构驱动时，所述扭转机构带动多个所述刚毛组件，致使相邻的所述刚毛组件至少局部的间距和/或夹角被改变。

6、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述扭转机构包含有：连接板、第一导向轴、第一活动板、第二活动板、第一弹簧和第二弹簧；所述连接板配置为与所述保持架固定连接；所述第一导向轴配置为与所述保持架固定连接；所述第一活动板位于所述连接板的后方，且所述第一活动板配置为与所述第一导向轴滑动连接；所述第二活动板位于所述第一活动板的后方，且所述第二活动板配置为与所述第一导向轴滑动连接；所述第一弹簧位于所述连接板和第一活动板之间；所述第二弹簧位于所述第一活动板和第二活动板之间。

7、所述连接板上可转动地设置有第一连接盘，所述第一活动板上可转动地设置有第二连接盘和第三连接盘，所述第二活动板上可转动地设置有第四连接盘，所述第一弹簧两端分别与第一连接盘和第二连接盘连接，所述第二弹簧两端分别与第三连接盘和第四连接盘连接。

8、所述第一连接盘、第二连接盘、第三连接盘和第四连接盘上均设置有多个关节轴承，所述第一连接盘和第二连接盘之间设置有多个第一连杆，所述第一连接盘和第二连接盘均通过其各自上的多个所述关节轴承与多个所述第一连杆活动连接，所述第三连接盘和第四连接盘之间设置有多个第二连杆，所述第三连接盘和第四连接盘均通过其各自上的多个所述关节轴承与多个所述第二连杆活动连接。

9、在所述扭转机构未被所述驱动机构驱动时，所述第一连接盘上的多个关节轴承与所述第二连接盘上的多个所述关节轴承呈错位分布，以使多个所述第一连杆倾斜，并形成呈螺旋状的分布，

10、在所述扭转机构未被所述驱动机构驱动时，所述第三连接盘上的多个所述关节轴承与所述第四连接盘上的多个所述关节轴承呈错位分布，以使多个所述第二连杆倾斜，并形成呈螺旋状的分布。

11、多个所述第一连杆和多个所述第二连杆呈错位分布。

12、所述第一连接盘上固定地设置有第一转动杆，所述第四连接盘上固定地设置有第二转动杆，所述刚毛组件位于所述第一转动杆和第二转动杆之间，所述刚毛组件配置为与所述第一转动杆和第二转动杆联动。

13、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述刚毛组件包含有：至少一个第二导向轴、圆弧支撑架和刚毛。

14、所述圆弧支撑架端部可滑动地配置在所述至少一个第二导向轴上；所述刚毛一端可滑动地配置在圆弧支撑架上。

15、其中，所述连接板、第一活动板和第二活动板均与所述至少一个第二导向轴滑动副连接。

16、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述驱动机构包含有：滑槽、集线部件、主拉绳、子拉绳以及拉绳装置。

17、所述滑槽配置为与所述保持架固定连接；所述集线部件配置为与所述滑槽滑动连接；所述主拉绳一端配置为与所述集线部件固定连接；所述子拉绳一端配置为与所述集线部件固定连接，且另一端设置在所述第二活动板上，所述子拉绳配置为跟随所述集线部件活动，并带动所述第二活动板往所述连接板方向移动；所述拉绳装置固定地配置在所述保持架上；

18、其中，所述主拉绳的另一端配置为与所述拉绳装置连接，所述拉绳装置用于拉动所述主拉绳、子拉绳和集线部件等，以使所述集线部件往所述拉绳装置滑动。

19、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述第一弹簧的弹性系数大于所述第二弹簧的弹性系数。

20、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述刚毛的截面呈偏心椭圆状，偏心距为10-100μm。

21、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述第一转动杆和第二转动杆之间设置有至少一个传动带，所述至少一个传动带的一端配置为与第一转动杆固定连接，所述至少一个传动带的另一端配置为与所述第二转动杆固定连接，所述至少一个传动带绕设在所述刚毛上，所述第一转动杆和第二转动杆配置为通过所述至少一个传动带与所述刚毛联动。

22、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述第一连接盘上设置有第一限位部件，用于限制所述第一弹簧的压缩量。

23、所述第三连接盘上设置有第二限位部件，用于限制所述第二弹簧的压缩量。

24、所述第一限位部件一端与所述第一连接盘固定连接，所述第一限位部件另一端与所述第二连接盘之间具有间距。

25、所述第二限位部件一端与所述第三连接盘固定连接，所述第二限位部件另一端与所述第四连接盘之间具有间距。

26、本公开至少一实施例提供的仿生多联动异形刚毛过滤手掌中，所述第一限位部件插入所述第一弹簧内，所述第一连接盘和第二连接盘上均设置有第一插槽，所述第一弹簧的端部插入所述第一插槽内；

27、所述第二限位部件插入所述第二弹簧内，所述第三连接盘和第四连接盘上均设置有第二插槽，所述第二弹簧的端部插入所述第二插槽内。

28、第二方面，本公开提供一种机械臂，包括臂体，还包括上述的仿生多联动异形刚毛过滤手掌。

29、本发明的有益效果为：可以通过一个拉绳装置拉动的多个刚毛同时转动，当刚毛间距改变时，过滤手掌的压力降、阻塞比和过滤效率也会随之改变，进而可以适应不同的工况，整个机构的重量较轻，具有良好的可控性。

技术特征：

1.一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述扭转机构包含有：

3.根据权利要求2所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述刚毛组件包含有：

4.根据权利要求3所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述驱动机构包含有：

5.根据权利要求2所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述第一弹簧的弹性系数大于所述第二弹簧的弹性系数。

6.根据权利要求3所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述刚毛的截面呈偏心椭圆状，所述刚毛的偏心距为10-100μm。

7.根据权利要求4所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述第一转动杆和第二转动杆之间设置有至少一个传动带，所述至少一个传动带的一端配置为与第一转动杆固定连接，所述至少一个传动带的另一端配置为与所述第二转动杆固定连接，所述至少一个传动带绕设在所述刚毛上，所述第一转动杆和第二转动杆配置为通过所述至少一个传动带与所述刚毛联动。

8.根据权利要求2所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述第一连接盘上设置有第一限位部件，用于限制所述第一弹簧的压缩量；

9.根据权利要求8所述的一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌，其特征在于，所述第一限位部件插入所述第一弹簧内，所述第一连接盘和第二连接盘上均设置有第一插槽，所述第一弹簧的端部插入所述第一插槽内；

10.一种机械臂，包括臂体，其特征在于，还包括如权利要求1-9中任一项所述的仿生多联动异形刚毛过滤手掌。

技术总结
本发明涉及机械臂技术领域，具体公开一种仿生多联动异形刚毛过滤手掌及机械臂，该仿生多联动异形刚毛过滤手掌包括保持架、扭转机构、驱动机构和多个刚毛组件；所述扭转机构固定地配置在所述保持架上；多个所述刚毛组件配置在所述扭转机构上，且相邻的所述刚毛组件之间具有间隙；所述驱动机构用于驱动所述扭转机构转动；所述扭转机构被所述驱动机构驱动时，所述扭转机构带动所述刚毛组件，致使相邻的所述刚毛组件之间的间距和/或夹角被改变；该仿生多联动异形刚毛过滤手掌能灵活改变压力降、阻塞比和过滤效率。

技术研发人员：吴嘉宁,廖益丰,吕俊,姜伟,洪宇和,丁硕硕,赖增宁,苏敏敏,魏蒋坤
受保护的技术使用者：中山大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15