本發明公開了一種剛柔耦合交互臂，包括若干節首尾耦合的柔性氣動肌肉以及貫穿各柔性氣動肌肉的剛性骨架，所述剛性骨架由若干軸節首尾活動連接組成，所述柔性氣動肌肉包括若干環繞剛性骨架布置的氣管以及分別設置于氣管兩端、用于對各氣管進行密封固定的密封端蓋和進氣端蓋，所述進氣端蓋上設置有用于對各氣管進行充氣的進氣孔。本發明在兼顧強度的基礎上，具有較好的靈活性。

技術領域

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種剛柔耦合交互臂。

背景技術

自從機械臂問世以來，已經歷了大半個世紀，研究人員對于機械臂的研究已經十分優秀、成熟，在工業運用方面，機械臂的應用得到了全面的發展和推廣。隨著人類生活品質的提高，人們不再把眼光只局限于機械臂在工業方面上的運用，而希望其在日常生活中也能有實際的運用。但由于目前剛體機械臂的交互性不強，且剛性臂大多都由電機驅動，運動時會產生較大的慣性，在與外界環境接觸時不可避免的會發生剛性碰撞，產生一定的危險。我們希望機械臂能夠和人、環境進行安全、有效的交互。這類機器人能在康復、協助老人、人機協作等方面有廣泛的運用。因此，近年來科學家設計了各種軟體機械臂來解決這一問題。軟體機械臂的設計靈感主要來源于模仿自然界軟體生物，其中，模仿象鼻、章魚觸手等結構的機械臂式軟體機器人，能夠適應復雜狹窄的環境，并且進行柔順、安全的目標抓持與操作任務軟體，可以滿足人們在日常工作、生活上的需求。

公告號為CN108943010B的專利說明書中公開了一種氣控型剛柔耦合模塊化軟體機械臂，包括用于通過對內腔進行單向充氣或放氣控制以控制機械臂運動的氣囊結構，氣囊結構包括至少一個氣囊模塊，氣囊模塊采用沿周向排布的多個氣囊體組合構成，氣囊模塊上設有用于沿徑向拉結氣囊模塊的所述氣囊體的固定結構，多個固定結構沿氣囊模塊軸向間隔排布，用于提高機械臂的負載能力并使所述氣囊模塊的所有氣囊體相互做耦合運動。此方案最大的缺點在于機械臂主體為氣囊結構，整個機械臂的結構強度較低。

公告號為CN106313034B的專利說明書中公開了一種剛柔耦合的柔性機械臂，它包括機座、執行裝置以及連接他們的多個結構相同并依次串聯的驅動單元，在整個機械臂外設有柔性防護罩；所述的驅動單元主要包括4個氣動肌腱、4個輕質連桿、兩個連接盤、兩個支座、小氣動肌腱，氣動肌腱的兩端分別與連接盤連接，在連接盤上分別設有支座，連桿兩兩一組，其一端分別通過設置支座上的十字軸與連接盤連接，每一組連桿的另一端相交與另一組連桿的另一端分別通過連接件上的圓柱銷軸連接，小氣動肌腱的兩端分別通過螺紋孔與上述連接件連接，相鄰兩個驅動單元的氣動肌腱的大端和小端共用一個連接盤。此方案最大的缺點在于靈活性較差。

發明內容

本發明的目的在于提供一種剛柔耦合交互臂，在兼顧強度的基礎上，具有較好的靈活性。

一種剛柔耦合交互臂，包括若干節首尾耦合的柔性氣動肌肉以及貫穿各柔性氣動肌肉的剛性骨架，所述剛性骨架由若干軸節首尾活動連接組成，所述柔性氣動肌肉包括若干環繞剛性骨架布置的氣管以及分別設置于氣管兩端、用于對各氣管進行密封固定的密封端蓋和進氣端蓋，所述進氣端蓋上設置有用于對各氣管進行充氣的進氣孔。

本發明采用多節氣動肌肉首尾耦合，且每節氣動肌肉均可獨立控制，通過改變輸入到氣動肌肉的氣壓可以控制任一節朝任一個方向運動，提高了機械臂整體的靈活性；同時氣動肌肉內部貫穿設置剛性骨架，能保持運動操作過程中的剛度，提高了機械臂整體的結構強度。

作為優選，所述剛性骨架包括端軸節和伸縮軸節，所述伸縮軸節包括外軸節和套于外軸節內且能軸向活動的內軸節；內軸節和外軸節可相對移動，提高了機械臂的可伸縮性。

所述伸縮軸節的內軸節與相鄰伸縮軸節的外軸節活動連接，其中一個端軸節與相鄰伸縮軸節的外軸節活動連接，另一個端軸節與相鄰伸縮軸節的內軸節活動連接；兩端軸節固定在對應的端蓋上。

進一步優選，所述內軸節內設置有用于測量剛性骨架線位移信息的位移傳感器。