本项创新技术介绍了一种新型多自由度绳驱动机械臂系统,该系统由绳驱动机械臂、稳固机架和后部滑台三大部分组成。绳驱动机械臂包括末端执行器、末端导杆、中部导杆、拉伸复位弹簧、角接触轴承、轴承盖和万向节等关键组件,旨在提升机械臂的操作灵活性和精确控制能力。
背景技术
事故及灾难发生后的应急救援对减少突发事件的损失具有重要意义[2]
,而造成大多数损失的一大原因,就是由于地震造成的复杂空腔内情况无法及时探查,但专业的探查设备造价高昂且操作复杂,研制基于先进机器人技术且较为廉价易用的探查设备已迫在眉睫。为此,本发明提出了一种由少数电机来控制多自由的线控离散型导管机械臂,可以极大的降低因多电机导致的造价高昂与控制复杂,且线控系统极大的提高了设备的可靠性与易维护性。本发明可以同时在硬件、软件与操作人员培训三个方面降低成本,从而助力灾后救援以及在如管道作业等在复杂空间背景下开展的工程项目。
在仿生机器人设计领域,根据线驱动的致动原理,结合滑块滑槽设计,对于机械臂的灵活性有了极大的提升,同时降低了需要的电机数量,满足工作需要的同时,降低了制造难度与成本。在现有的中国专利中CN118061159A申请公开一种充气式柔性机械手,采用了旋转关节与柔性关节来提高机械手的灵活性,其中部分结构采用了绞盘与细线来提高结构的刚度并实现复位操作。但该结构设计较为复杂,且灵活度有限,无法在狭小空间内工作。而在中国专利CN117644501A中公开了一种面向狭小空间灵巧操作的可折叠绳牵引并联机器人,其中末端的线驱机械臂采用线驱动具有高灵活度与柔韧性,但关节之间采用压缩弹簧作为连接,精度难以保障,且难以在有负载的情况下工作。而中国专利CN117415855A公开了一种肌腱型绳驱机械臂,其采用了十字形结构提高了绳驱机械臂的结构刚度,但同时其灵活性较低且四电机控制成本较高。
实现思路