CN212978400U - 一种带有金属外壳保护的软体机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型为一种带有金属外壳保护的软体机械臂，包括气控弯曲机械臂、气控伸缩机械臂和导气管，气控弯曲机械臂部分由外转动环、外转动环与内层铁圈连接件和扇形气腔软体臂组成，气控伸缩机械臂部分由内层铁圈、外层铁圈、内密封盖和伸缩机械臂气腔组成，扇形气腔软体臂本体四周均布四个扇形气腔并直线排列，通过高压气体作用使气腔膨胀实现弯曲，气控伸缩机械臂气腔可以自由伸缩，通过控制气压的大小，来改变外转动环和内外层铁圈间的摩擦力进而改变机械臂整体刚度。本机械臂模块化设计，可多模块或单模块使用，能够通过气压大小实现弯曲与伸缩，改变机械臂刚度，结构简单，性能稳定，自我保护能力强。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，特别是一种带有金属外壳保护的软体机械臂。
背景技术
传统机械臂多采用伺服电机和刚性连杆组成，虽然控制精度高，但无法实现柔顺运动，质量也更重，运输困难。
在分析现有软体机械臂时技术时，中国专利申请号201810935837.3，记载的为：“一种电流变液控制的变刚度软体机械臂”，其特征在于通过改变电压的大小进而改变电流变液的“液-固-液”的转变，从而实现刚度的变化，结构简单，可移植性好，但是变刚度腔室里的电流变液在高压情况下容易泄露且不易补充，机械臂外部没有保护层容易受到破坏。又如专利号为201810424655.X，名为：“一种模块化的气孔型软体伸缩机械臂”，伸缩机械臂是通过波纹腔之间的气压差和波纹腔侧壁的连接绳实现转向，结构轻巧、灵活性高，能够通过增加模块数量实现大范围的转向和伸展，但是模块增多易导致控制精度降低，且机械臂外部没有保护容易损害。又如专利号为201810784613.7，名为：“气动软体抓手”，驱动器的一端固定在设计的夹持上，通过气压作用自由端会产生朝向圆心方向弯曲，控制简单，成本低，但具体弯曲程度以及效果都难以控制，机械臂外部也没有保护容易受到损伤。
实用新型内容
为了解决以上软体机械臂存在的精度差、机械臂外部无保护层、弯曲程度不易控制等问题，本实用新型提出一种带有金属外壳保护的软体机械臂以解决上述问题。
本实用新型提出的技术方案为：
一种带有金属外壳保护的软体机械臂，包括气控弯曲机械臂、气控伸缩机械臂和导气管，气控弯曲机械臂下端与气控伸缩机械臂连接，由外转动环、外转动环与内层铁圈连接件和扇形气腔软体臂组成，气控伸缩机械臂部分由内层铁圈、外层铁圈、内密封盖和伸缩机械臂气腔组成，下端插入导气管
进一步地，扇形气腔软体臂中心开设通孔与导气管密封连接，四周均布四个气腔并直线排列，每列有四个相互独立的气腔，气腔之间由隔板分开，外部与外转动环接触，所述的气控伸缩机械臂气腔中心开设通孔，外臂与外层铁圈和内层铁圈粘接。
进一步地，外转动环呈圆角W状，相互之间搭接，保持转动，最下端与外转动环与内层铁圈连接件连接。
进一步地，外层铁圈和内层铁圈分为两层，均为环形，内层铁圈直接与气控伸缩机械臂气腔连接，相邻两个内层铁圈之间留有间隙，外层铁圈通过胶水在间隙处与气控伸缩机械臂气腔连接，内层铁圈与外层铁圈可以相互滑动。
进一步地，导气管呈扇形，纵向开有与扇形气腔软体臂的扇形气腔间距一致的气孔，导气管穿过伸缩机械臂气腔与扇形气腔之间密封连接，通过改变导气管内地气压大小使扇形气腔产生不同大小与方向的相互作用力，进而调整机械臂弯曲角度、伸缩长度和机械臂刚度。
与现有技术相比，本实用新型的具有下列有益效果：
1、一种带有金属外壳保护的软体机械臂，由弯曲机械臂和伸缩机械臂模块化组成，通过控制气压的大小去调节相互扇形气腔之间的作用力，进而调节弯曲角度，通过调节气压的大小去控制伸缩机械臂气腔的的变形程度，进而调节机械臂长度，也可以同时增大四个导气管和伸缩机械臂气腔的气压，增加机械臂整体的刚度，解决了以往软体机械臂外端不受保护、传统机械臂体重和质量大的问题，驱动端不涉及电路问题，可广泛用于水下作业，而不用考虑导电而产生的问题，不用担心外界环境使柔性材料制作的气腔受到破坏。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的剖面示意图；
图3为本实用新型的导气管结构示意图；
图4为本实用新型扇形气腔软体臂的结构示意图；
图例说明：1：导气管，2：气控伸缩机械臂，201：伸缩机械臂气腔，202：内层铁圈，203：外层铁圈，204：内密封盖，3：气控弯曲机械臂，301：扇形气腔软体臂，302：外转动环，303：外转动环与内层铁圈连接件
具体实施方式
如附图所示，软体机械臂由导气管1、气控伸缩机械臂2、气控弯曲机械臂3组成，所述气控伸缩机械臂2由伸缩机械臂气腔201内层铁圈202、外层铁圈203和内密封盖204组成，所述气控弯曲机械臂3由扇形气腔软体臂301、外转动环302和外转动环与内层铁圈连接件303组成，上端与气控伸缩机械臂4连接，下端与外密封盖6相连。
扇形气腔软体臂301采用柔性材料，由四周由四个相同的扇形气腔围成，中间设有隔板将扇形气腔分离，中心为通孔，与四个导气管密封，外部由外转动环302包围，外转动环呈圆角W状，数量精选为6个，之间相互搭接，保持转动，可通过冲压成型的方式制造，最下端与外转动环与内层铁圈连接件 303搭接。
，伸缩机械臂气腔201为空心柔性圆柱体，中心有通孔，下端通过内密封盖204密封，伸缩机械臂气腔外壁与内层铁圈202粘连，每两个内层铁圈中间留有间隙，外层铁圈203通过间隙与伸缩机械臂气腔外壁粘接，内层铁圈202与外层铁圈203间可以相互滑动，均为圆形环状，数量优选为2，可根据机械臂尺寸需要进行增加。
导气管1呈扇形，纵向开有与隔离套筒相对应的气孔，安装时气孔要与扇形气腔软体臂301对齐，通过改变4个导气管的气压，使扇形气腔软体臂301的扇形气腔产生不同大小与方向的相互作用力，进而调整机械臂弯曲角度与伸缩长度。
同时增大四个扇形气腔内的气压时，外转动环302受到挤压，使相互间的摩擦力变大，气控弯曲机械臂3的刚度增加，气压越大，机械臂刚度和稳定性越大，同时减小四个扇形气腔内的气压时，气控弯曲机械臂3刚度减小，气压越小，机械臂刚度和稳定性越小；增加伸缩机械臂气腔内的气压时内层铁圈202与外层铁圈203间的摩擦力增大，机械臂刚度和稳定性增加，减小气压时，气控伸缩机械臂2刚度减小，气压越小，机械臂刚度和稳定性越小，气控伸缩机械臂与气控弯曲机械臂均为模块化设计，数量可以根据需要进行增加。
Claims (5)
1.一种带有金属外壳保护的软体机械臂，其特征在于，包括气控弯曲机械臂、气控伸缩机械臂和导气管，所述气控弯曲机械臂下端与气控伸缩机械臂连接，由外转动环、外转动环与内层铁圈连接件和扇形气腔软体臂组成，所述气控伸缩机械臂部分由内层铁圈、外层铁圈、内密封盖和伸缩机械臂气腔组成，下端插入导气管。
2.根据权利要求1所述的一种带有金属外壳保护的软体机械臂，其特征在于：所述扇形气腔软体臂中心开设通孔与导气管密封连接，四周均布四个气腔并直线排列，每列有四个相互独立的气腔，气腔之间由隔板分开，外部与外转动环接触，所述的气控伸缩机械臂气腔中心开设通孔，外臂与外层铁圈和内层铁圈粘接。
3.根据权利要求1所述的一种带有金属外壳保护的软体机械臂，其特征在于：所述外转动环呈圆角W状，相互之间搭接，保持转动，最下端与外转动环与内层铁圈连接件连接。
4.根据权利要求2所述的一种带有金属外壳保护的软体机械臂，其特征在于：所述外层铁圈和内层铁圈分为两层，均为环形，所述内层铁圈直接与气控伸缩机械臂气腔连接，相邻两个内层铁圈之间留有间隙，所述外层铁圈通过胶水在间隙处与气控伸缩机械臂气腔连接，内层铁圈与外层铁圈可以相互滑动。
5.根据权利要求4所述的一种带有金属外壳保护的软体机械臂，其特征在于：所述导气管呈扇形，纵向开有与扇形气腔软体臂的扇形气腔间距一致的气孔，导气管穿过伸缩机械臂气腔与扇形气腔之间密封连接。
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Publications (1)
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| CN212978400U true CN212978400U (zh) | 2021-04-16 |
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Country Status (1)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114670184A (zh) * | 2022-04-15 | 2022-06-28 | 河海大学 | 一种自重构变刚度机械臂 |
| CN114848150A (zh) * | 2022-05-05 | 2022-08-05 | 南开大学 | 一种模块化气动软体穿刺手术机器人 |
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2020
- 2020-07-01 CN CN202021260272.2U patent/CN212978400U/zh active Active
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