【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及家庭服务机器人领域，尤其涉及一种轻量化伸缩机器人及其机械手臂。
技术介绍
1、家庭服务机器人是一种在家居环境或类似环境中能够执行各种服务任务的机器人设备，目前已被列为重点发展领域之一，与此同时，机器人应用市场越来越广泛，家庭服务机器人大有作为。
2、目前多数研发团队将家庭服务机器人往拟人化方向发展，机器人采用旋转驱动方式形成类似人体关节运动轨迹，人型机器人受复杂关节设计、体积以及成本等限制，距离走向用户日常家居生活仍相距较远。
3、us20210170583a1提出一种在人类环境中执行客观任务的移动操作机器人，采用直线驱动方式，通过构建xz轴直线运动体系，配合底部移动基座补足y轴移动能力，达到简单化、轻量化，有望快速进入市场。us20210170583a1的xyz三轴运动体系中，移动基座采用两驱形式完成前后位移及旋转，基座上的桅杆完成z向升降，多节段伸缩结构在桅杆上进行x向伸缩，操纵器(末端执行器)附接在节段伸缩结构的远端部分。末端执行器采用绕组配合内外弹簧臂方式降低重量，但末端执行器的致动器也设置在节段伸缩的远端，而目前的致动器需要使用大量金属构建，金属比重较大，自身较重，加之位置设于节段伸缩远端构成力矩成倍放大作用力，使得此类型轻量化机器人的伸缩机械臂的有效载荷大幅降低，而机器人因轻量化目的本身机械臂能实现的负载上限就比较低，如果再加上金属致动器的力矩降低有效载荷，末端执行器能提取或夹取的家居物件将非常有限。
4、cn206536492u、cn206855476u提出的末端执
5、另一方面，为应对各类型家政任务，家庭服务机器人的末端执行器需要配备多种指型，如夹爪、挂钩、托盘等等形态，这要求末端执行器在伸缩臂上应当是可拆卸更换的，仅仅只是可更换如将多种形态一并安装到伸缩臂上再通过转换结构选择性转换并不符合轻量化要求，可拆卸更换才更为合适。目前的可拆卸更换的末端执行器方案中，动力源同样来源于末端执行器本身，对于轻量化伸缩机器人而言同样具有降低本就不高的有效载荷问题。
技术实现思路
1、本专利技术要在直线驱动型轻量化家庭伸缩机器人的基础上，尤其是在末端执行器可拆卸更换的情况下，实现末端执行器有效载荷的提高。
2、为此，提供一种轻量化伸缩机械手臂，包括伸缩装置和末端执行器；伸缩装置包括固定套管以及以一个套一个的方式可滑动接合于固定套管的至少一个滑动套管，伸缩臂配套有第一致动器用于驱动滑动套管进行伸出或缩回；末端执行器可拆卸安装于伸缩装置的滑动套管端部；还包括有至少一个第二致动器以及至少一个可伸缩传动组件，第二致动器设于固定套管的内部或旁侧，用于驱动可伸缩传动组件动作，可伸缩传动组件内藏在伸缩装置内并至少包括自滑动套管端部外露的主动传动接口；末端执行器设置有用于向其机械手指施加作用力的从动部件，从动部件至少包括外露的从动传动接口，从动传动接口配置为在末端执行器安装至滑动套管端部时与主动传动接口啮合从而将可伸缩传动组件的动力传递至从动部件。
3、本专利技术的结构中，驱动套管伸缩的动力源位于近端固定套管内部或旁侧，力矩大大降低，伸缩套管与末端执行器可拆卸连接，通过主动及从动传动接口的啮合传递动力，可伸缩传动组件随套管伸缩同时传动，驱动执行器手指动作。
4、本专利技术中，可伸缩传动组件中的伸缩二字应当理解为针对传动的整个组件；主动传动接口与从动传动接口可以是一对一、一对多或多对一的关系；滑动套管的长度至少配置为大于1cm。
5、作为一种改进方案，末端执行器上设置有电气模块，电气模块的功能可以根据需求选择性配置，包括但不限于用于信号交互和/或弱电的驱动，末端执行器的用于与滑动套管对接的端部设置有外露的电气接口，电气接口配置为耦合电气模块并在末端执行器安装至滑动套管端部时与该端部上的电气接口对接，实现末端执行器与伸缩臂的信号电和/或电源的电气连接。考虑到机器人防护需求，尤其是避免伸缩臂与人体或障碍物发生碰撞，末端执行器进一步涉及触觉领域感知，具体地，电气模块配置为至少包括触觉感知器，用于感知末端执行器对外部物体的接近和/或接触。进一步地，触觉感知器包括至少两个电极，构建成以自电容和/或互电容实现的包覆在末端执行器外表面的触觉电子皮肤，或者构建成位于指尖的采用如cn201920633712.5的柔性电容式三维力矢量传感器结构，末端执行器设置有控制模块、电容数字转换电路，电容数字转换电路耦合各个电极，控制模块分别耦合末端执行器的电气端子和电容数字转换电路。
6、本专利技术中，主动及从动传动接口可以采用齿轮方式，可伸缩传动组件可以采用伸缩杆、拉线方式或者是us20210170583a1的链节形式。其中优选地，可伸缩传动组件配置为截面非圆形的伸缩杆，如空心的十字星形或蛇形管，伸缩杆的一端耦合至第二致动器的转轴，伸缩杆另一端自滑动套管端部外露从而形成主动传动接口；伸缩杆的外侧壁通过衔接结构连接至滑动套管，所述衔接结构配置为用于固定伸缩杆与滑动套管在伸缩方向上的相对位置同时赋予伸缩杆轴向转动能力；从动传动接口配置为传动轴，传动轴与伸缩杆端部相互嵌套。衔接结构的一种方式可以是通过轴承实现，具体地，伸缩杆的外侧壁与轴承滚动连接，轴承的外壁与滑动套管相对固定，达到伸缩杆跟随套管伸缩且允许自转的效果；衔接结构也可以有其他方式，例如卡接的方式，如伸缩杆的外侧壁固定有毗邻主动传动接口的凸缘，滑动套管设置有容纳部容纳凸缘并与之形成在伸缩方向上的卡接关系从而使伸缩杆跟随滑动套管伸缩，凸缘的周侧壁与容纳部滚动接触或容纳部距凸缘周侧壁留有间隙从而允许伸缩杆进行轴向转动。伸缩杆方案利于实现跟随伸缩套管伸缩同时传动，实现结构简便可靠，具有较高稳定性。进一步地，伸缩杆和/或末端执行器和/或套管配置为通过低密度金属材料(如轻型硬质合金)或工程塑料制造，低密度金属材料或工程塑料中的金属比重远比电机低，可进一步提升轻质，同时降低成本，实现主体的轻量化。为进一步降低末端执行器重量，末端执行器中配置为采用拉线方式实现从动传动接口到机械手指之间的力的传动，具体地，末端执行器设置有丝线来拉动其机械手指动作，并设置有用于缠绕丝线的绕线轮，绕线轮设置有锥形齿与传动轴端部的锥形齿啮合传动。更进一步地，为达到机械手指的更高地自由度控制，末端执行器的机械手指设置有弹性体、固定关节、中间关节和指端关节；固定关节安装固定在末端执行器本体上，固定关节、中间关节和指端关节依次通过转轴铰接；弹性体用于驱使中间关节和指端关节朝外张开或朝内合起；绕线轮及缠绕在其上的丝线包括至少两组，用于分别往弹性体作用力的反方向拉动中间关节和指端关节。其中，弹性体可以是扭簧，绕线轮1、绕线轮2位于同侧，绕线轮1上的拉线1穿过固定关节中间的通孔后，从固定关节、中间关节至今的铰接转轴上方穿过连接至指端关节末端，绕线轮2上的拉线2穿过固定关节中间的通孔后，从固定关节、中间关节至今的铰接转轴下方穿过连接至中间关节末端本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种轻量化伸缩机械手臂，
2.根据权利要求1所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
8.根据权利要求7所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
9.根据权利要求1所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
10.根据权利要求9所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：各个末端执行器的传动接口的结构相同，和/或各末端执行器与伸缩装置的装配结构相同。
11.根据权利要求1所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
12.根据权利要求11所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种轻量化伸缩机械手臂，
2.根据权利要求1所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
3.根据权利要求2所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
4.根据权利要求3所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
5.根据权利要求1所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
6.根据权利要求5所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在于：
7.根据权利要求5所述的轻量化伸缩机械手臂，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙滕谌，曾凡佑，尤雅楠，
申请(专利权)人：北京他山科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。