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申请/专利权人：同济大学

摘要：本发明涉及一种模块化仿生蛇形机械臂内部结构，包括依次串联连接的多个关节，单个关节包括转动机构和摆动机构，转动机构包括转动舵机和转动舵盘，摆动机构包括摆动舵机和摆动舵盘；关节设置有外壳，外壳内部设有摆动舵机框架和转动舵机框架，摆动舵机安装于摆动舵机框架内，转动舵机安装于转动舵机框架内；外壳的顶部设有转动仓，转动仓内安装有无限转动结构。与现有技术相比，本发明基于无线化外形设计、可实现摆动和转动功能的单关节模块化设计和多关节串联的方式，创新地实现一种“转动+摆动”的驱动模式，具有自由度多、灵活性高与机动性强、环境适应性强等优点，不仅解决了排线外露及绕线问题，也提高了蛇形机械臂的轴向转动能力及柔性。

主权项：1.一种模块化仿生蛇形机械臂内部结构，其特征在于，包括依次串联连接的多个关节，所述关节包括转动机构和摆动机构，所述转动机构包括转动舵机（1）和转动舵盘（1.1），所述摆动机构包括摆动舵机（2）和摆动舵盘（2.1）；所述关节设置有外壳（3），所述外壳（3）内部设有摆动舵机框架和转动舵机框架，所述摆动舵机（2）安装于摆动舵机框架内，所述转动舵机（1）安装于转动舵机框架内；所述外壳（3）的顶部设有转动仓，所述转动仓内安装有无限转动结构（4）；所述外壳（3）包括位于下方的舵机仓主外壳（3.1）、舵机仓副外壳（3.2）以及位于上方的滑环仓主外壳（3.3）、滑环仓副外壳（3.4）；所述舵机仓主外壳（3.1）包括摆动舵机主框架（3.1.1）和转动舵机主框架（3.1.2），所述舵机仓主外壳（3.1）上开设有沉头孔（3.1.3.13.1.3.23.1.3.33.1.3.4）、顶端连接孔（3.1.4）、摆动轴孔（3.1.5）、转动舵机连接孔（3.1.6.13.1.6.2）、舵机仓副外壳定位孔（3.1.7.13.1.7.2）以及主保护外缘（3.1.8），所述摆动舵机主框架（3.1.1）用于容纳摆动舵机（2）并限制其自由度，所述转动舵机主框架（3.1.2）用于容纳转动舵机（1）并限制其自由度；所述沉头孔（3.1.3.13.1.3.23.1.3.33.1.3.4）分别与舵盘面连接孔（2.4.12.4.22.4.32.4.4）螺纹联接，以将舵机仓主外壳（3.1）与摆动舵机（2）刚性连接；所述摆动轴孔（3.1.5）与摆动驱动齿（2.2）、摆动舵盘（2.1）同轴，并与摆动舵盘（2.1）间隙配合，使摆动舵机（2）能够稳定驱动摆动舵盘（2.1），所述转动舵机连接孔（3.1.6.13.1.6.2）与转动舵机（1）的侧翼连接孔（1.4.11.4.21.4.31.4.4）螺纹联接，以实现舵机仓主外壳（3.1）与转动舵机（1）之间的刚性连接；所述主保护外缘（3.1.8）用于保持外壳（3）整体的圆柱外形，使蛇形机械臂与地面接触面均匀，且起到保护转动舵机（1）以及摆动舵机（2）的作用；所述舵机仓副外壳（3.2）包括摆动舵机副框架（3.2.1）、转动舵机副框架（3.2.2）、通孔（3.2.3.13.2.3.2）、顶端连接沉头孔（3.2.4）、摆动从动轴孔（3.2.5）、半月型出线孔（3.2.6）、定位部（3.2.7.13.2.7.2）、副保护外缘（3.2.8）以及导线槽（3.2.9），所述摆动舵机副框架（3.2.1）用于容纳摆动舵机（2）并限制其自由度，所述转动舵机副框架（3.2.2）用于容纳转动舵机（1）并限制其自由度，所述通孔（3.2.3.13.2.3.2）与摆动舵机（2）的从动轴面连接孔（2.5.12.5.22.5.32.5.4）螺纹联接，以实现舵机仓副外壳（3.2）与摆动舵机（2）之间的刚性连接，所述顶端连接沉头孔（3.2.4）与舵机仓主外壳（3.1）的顶端连接孔（3.1.4）螺纹联接，并与通孔处的联接配合，以实现舵机仓主外壳（3.1）、舵机仓副外壳（3.2）与摆动舵机（2）之间的刚性连接，所述半月型出线孔（3.2.6）与摆动舵机（2）的摆动导线接口（2.6.12.6.2）相连通，所述定位部（3.2.7.13.2.7.2）与舵机仓副外壳（3.2）上开设的定位孔配合连接，以对舵机仓副外壳（3.2）与舵机仓主外壳（3.1）进行定位，所述副保护外缘（3.2.8）用于保持外壳（3）整体的圆柱外形，使蛇形机械臂与地面接触面均匀，且起到保护转动舵机（1）与摆动舵机（2）的作用，所述导线槽（3.2.9）位于摆动舵机副框架（3.2.1）与转动舵机副框架（3.2.2）之间，用于放置连接转动舵机（1）与摆动舵机（2）的导线；所述滑环仓主外壳（3.3）包括侧面沉头孔（3.3.1.13.3.1.23.3.1.33.3.1.4）、侧面中心通孔（3.3.2）、副外壳连接孔（3.3.3.13.3.3.2）、立柱（3.3.4）、立柱凸沿（3.3.5）、插销孔（3.3.6）以及立柱孔（3.3.7.13.3.7.23.3.7.33.3.7.4），所述侧面沉头孔（3.3.1.13.3.1.23.3.1.33.3.1.4）与摆动舵盘（2.1）上的摆动安装通孔（2.1.1.12.1.1.22.1.1.32.1.1.4）螺纹联接，以实现滑环仓主外壳（3.3）与摆动舵盘（2.1）之间的刚性连接，所述侧面中心通孔（3.3.2）位于多个侧面沉头孔（3.3.1.13.3.1.23.3.1.33.3.1.4）的几何中心位置，所述侧面中心通孔（3.3.2）内安装有螺纹件，以实现摆动舵盘（2.1）与摆动驱动齿（2.2）之间的刚性连接，便于传递动力，所述立柱孔（3.3.7.13.3.7.23.3.7.33.3.7.4）与转动舵盘（1.1）上的转动安装通孔（1.1.1.11.1.1.21.1.1.31.1.1.4）螺纹联接，以实现转动舵盘（1.1）与滑环仓主外壳（3.3）之间的刚性连接，便于传递动力；所述滑环仓副外壳（3.4）包括导线通道（3.4.1）、从动轴立柱（3.4.2）、从动轴立柱孔（3.4.3）以及主外壳连接孔（3.4.4.13.4.4.2），所述导线通道（3.4.1）用于放置导线，所述导线通道（3.4.1）采用半圆形开槽设计，使得滑环仓副外壳（3.4）相对舵机仓副外壳（3.2）转动时，导线不会与结构产生多余摩擦碰撞；所述从动轴立柱（3.4.2）与舵机仓副外壳（3.2）的摆动从动轴孔（3.2.5）配合连接，用于限制滑环仓副外壳（3.4）的自由度，并起到定位作用；所述从动轴立柱孔（3.4.3）与摆动舵机（2）的从动轴结构（2.3）配合连接，用于限制滑环仓副外壳（3.4）的自由度，并起到定位作用；所述主外壳连接孔（3.4.4.13.4.4.2）与滑环仓主外壳（3.3）的副外壳连接孔（3.3.3.13.3.3.2）螺纹联接，以实现滑环仓副外壳（3.4）与滑环仓主外壳（3.3）之间的刚性连接；所述无限转动结构（4）包括盘式导电滑环（4.1）和插销（4.2），所述盘式导电滑环（4.1）包括定盘（4.1.1）和转盘（4.1.2），所述定盘（4.1.1）与滑环仓主外壳（3.3）的立柱（3.3.4）同心配合连接，所述定盘（4.1.1）下表面与滑环仓主外壳（3.3）的立柱凸沿（3.3.5）贴合，以确保由定盘（4.1.1）下表面引出的导线存在布线空间，避免挤压导线导致磨损；所述转盘（4.1.2）与滑环仓主外壳（3.3）的立柱（3.3.4）同心配合连接，所述转盘（4.1.2）下表面与定盘（4.1.1）上表面贴合，以实现定盘（4.1.1）与转盘（4.1.2）的电性连接；所述插销（4.2）与滑环仓主外壳（3.3）的插销孔（3.3.6）配合连接，以对转盘（4.1.2）施加下压力，保证转盘（4.1.2）和定盘（4.1.1）的贴合效果。

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百度查询： 同济大学 一种模块化仿生蛇形机械臂内部结构及其走线方法