一种柔性杆驱动的曲率连续变化机器人及其控制方法技术

本发明专利技术涉及一种柔性杆驱动的曲率连续变化机器人及其控制方法。本机器人包括PC（Ⅰ），控制驱动单元（Ⅱ），一个机械臂单元（Ⅲ）。柔性杆机械臂装置的灵感来自于对大自然中鱼鳍运动过程的观察，该装置共有六根柔性杆组成，三根主动驱动杆，三根从动辅助杆，利用单杆独立驱动的设计思路，使各杆产生位移差，从而末端位置发生变化，并通过控制系统改变位移差值得大小，使末端执行器在系统允许变化范围内到达目标位置。本发明专利技术专利提出的柔性杆驱动的曲率连续变化机器人装置的主题有柔性杆组成，相对于传统机器人臂来讲，其质量轻，成本低，运动空间大，空间任意方向弯曲，具有较高的实用和科研价值前景。

【技术实现步骤摘要】
201610254134

【技术保护点】
一种柔性杆驱动的曲率连续变化机器人，包括PC（Ⅰ），控制驱动单元（Ⅱ）和一个机械臂单元（Ⅲ），其特征在于:所述PC（Ⅰ）与控制驱动单元（Ⅱ）之间采用的是并口线进行连接与通信，控制驱动单元（Ⅱ）与机械臂单元（Ⅲ）中的步进电机对应连接；使用PC进行程序的编写，通过并行传输的方式将控制指令传输至控制驱动单元（Ⅱ），分别控制机械臂单元（Ⅲ）的步进电机，该电机转动的带动，使机械臂单元（Ⅲ）进行运动。

【技术特征摘要】
1.一种柔性杆驱动的曲率连续变化机器人，包括PC（Ⅰ），控制驱动单元（Ⅱ）和一个机械
臂单元（Ⅲ），其特征在于:所述PC（Ⅰ）与控制驱动单元（Ⅱ）之间采用的是并口线进行连接与
通信，控制驱动单元（Ⅱ）与机械臂单元（Ⅲ）中的步进电机对应连接；使用PC进行程序的编
写，通过并行传输的方式将控制指令传输至控制驱动单元（Ⅱ），分别控制机械臂单元（Ⅲ）
的步进电机，该电机转动的带动，使机械臂单元（Ⅲ）进行运动。
2.根据权利要求1所述的柔性杆驱动的曲率连续变化机器人，其特征在于:所述机械臂
单元（Ⅲ）包括机械手抓（1）、陀螺仪（2）、末端金属圆盘（3）、六根柔性玻璃纤维杆（5,6）、星
型结构（4，7，8）、铝合金框架（11），矩形导轮板（14）、T形导轮板（15）、（含有步进电机及编码
器的）模组（9）、三组限位开关（10）、杆固定支座（18）、六棱柱结构体（17）、橡胶底座（12）；所
述机械手抓（1）的末端通过螺栓螺母紧固的方式与末端圆盘（3）进行固定连接，陀螺仪（2）
通过螺栓连接的方式与末端圆盘（3）进行连接；所述六根柔性玻璃纤维杆（5,6）的一端含螺
纹，分别呈六十度均布的方式将其与末端金属圆盘（3）的另一端面进行螺纹连接并固定；六
根中起主动驱动的三根柔性杆（6）的另一端通过螺栓紧定的方式与杆固定支座（18）连接在
一起，杆固定支座（18）通过螺栓分别与三个模组（9）的滑块固定连接在一起，而六根柔性杆
中起从动作用的三根柔性杆（5）的另一端穿插在与铝合金框架（11）安装在一起的三组滑轮
（13）中，与滑轮的V面贴合；所述矩形导轮板（14）通过螺栓连接分别安装在三根铝合金支杆
（16）的侧面上，矩形导轮板（14）上打有通孔，两个导轮（13）安装于两块矩形导轮板（14）中
间，采用螺栓螺母连接的方式进行安装，在三根铝合金支杆（16）的前后两侧分别用螺栓连
接的方式安装两个T型导轮板（15），T型导轮板（15）上打有通孔，对应的两个导轮（13）采用
螺栓连接的方式安装在两个T型导轮板（15）之间。
3.根据权利要求2所述的柔性杆驱动的曲率变化机器人，其特征在于:所述机械手抓
（1）包含三个手指（29）、支杆（30）、联轴器（27）和一个直流电机（26），三根手指之间呈120度
均布，每根手指末端与支杆（30）采用转动副（28）进行连接，支杆中的轴与直流电机（26）之
间采用联轴器（27）连接并进行传动。
4.根据权利要求2所述的柔性杆驱动的曲率变化机器人，其特征在于:有三个星型结构
（4,7,8），其中两个星型结构（4,8）含有三个呈120度均布的支杆，一个星型结构（7）含有六
个呈60度分布的支杆，每根支杆（20）两端分别含左旋与右旋两种螺纹，将支杆一端的左旋
螺纹与末端含有通孔的金属块（19）相连，右旋螺纹与星型结构中心的圆块（21）相连，通过
旋转支杆可以调节中间圆块（21）与末端金属块（19）之间的距离；将含有六个支杆的星型结
构（7）安置在机械臂单元（Ⅲ）的中部，并将含有三个支杆（4,8）的星型结构安装于机械臂单
...

【专利技术属性】
技术研发人员：高旭，栾明轩，杨守臣，张雯君，田应仲，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海;31