蛇形機械臂的內(nèi)部構(gòu)造及設(shè)計要點

3/3蛇形機械臂的內(nèi)部構(gòu)造及設(shè)計要點OCRobotics公司設(shè)計的蛇形機器人非常適用于一些狹小的空間作業(yè)。正是因為這一點，機器人可在危險和難以到達的密封區(qū)域，進行檢查，維修和清潔，引起了GE的興趣。該公司制造的可以在密閉和危險區(qū)域使用的蛇形機器人，如果將這種機器人，應(yīng)用在GE航空航天、建筑、核能、石化和安全等多個行業(yè)，不僅效率提高，更能保證人員安全。

今天想跟大家分享一下這種蛇形機器人的內(nèi)部構(gòu)造，希望能對大家拓展機器人的設(shè)計思路有幫助。

雖然這款機器人里沒有那么多電子器件，但看起來還是很酷的。

這是一個非常早期的"蛇臂"機器人，由英國OC機器人公司設(shè)計和制造。它被用在2004年一個核電站的維修項目中，從那以后一直被儲存著，最近它被決定拆除，在這個過程中拍了一些照片，就是大家看到的這些。

基本上，它是一堆柔性的關(guān)節(jié)，這里一共有11個，形成"蛇"的形態(tài)——也有點像人類的脊椎。然后，三根不銹鋼纜繩被固定在這11節(jié)的每一節(jié)的"末端"，通過滑輪系統(tǒng)穿過前面的每一節(jié)，最后會固定到一組執(zhí)行器上。通過收/放鋼絲繩可以控制蛇的"曲率"變化。

是不是很酷?。?蛇"被放置在了桿子的頂部，桿與一個垂直的滑道相連，你可以手動調(diào)整高度，這主要是為了降低運輸和儲存的整體高度而設(shè)計的。

當(dāng)所有電纜的另一端進入機器底部時。

并且是分布布置的，一直延伸到一排執(zhí)行機構(gòu)。

打開蓋子會看到所有的驅(qū)動器，每個驅(qū)動器都有專用的伺服控制器。

每個執(zhí)行器都是鉸鏈的方式固定在基座上，電纜進入驅(qū)動器內(nèi)。這樣使得執(zhí)行機構(gòu)可以折疊起來。

驅(qū)動器的設(shè)計

在這，我們可以看到電纜實際來自于左手邊的蛇形機器人，并分成兩列驅(qū)動器。注意看鋼絲繩如何通過軸最后到惰輪。

這些驅(qū)動器真的設(shè)計的很精巧。看著這些實物，還是花了幾分鐘來弄清楚它們是如何工作的。馬達采用的MAXONRE40,150W驅(qū)動一個14:1的蝸輪蝸桿減速器，牢牢地附著在蝸輪的輸出軸上的是兩個帶輪。

2100mm長的環(huán)形AT5帶通過執(zhí)行機構(gòu)運行，并與"穿梭滑塊"相連，通過滑輪的排列提供了進一步的2:1的減速比。沿著傳送帶在致動器內(nèi)部的路徑，它看起來就像"穿梭滑塊"永遠不會移動，似乎就好像傳送帶只會"循環(huán)"在致動器內(nèi)部，而不會實際拉動"穿梭滑塊"向任何一個方向。

最巧妙的地方也是讓"穿梭滑塊"真正移動的地方，是蝸輪輸出的兩個驅(qū)動帶輪中的一個比另一個多出一顆牙齒。這使得每轉(zhuǎn)一圈，皮帶傳動進給的一側(cè)比另一側(cè)多出5mm的皮帶，因為皮帶輪的比例是2:1，所以使"梭子"移動2.5mm。總而言之，它需要28轉(zhuǎn)才能移動"航天飛機"5毫米。

以前見過一些皮帶驅(qū)動的線性驅(qū)動器，但沒有像這樣的。每個驅(qū)動器有自己的伺服驅(qū)動器，也自定義設(shè)計的應(yīng)用程序。驅(qū)動器的電源電壓是48VDC，它們通過CAN總線連接到控制系統(tǒng)。

這個就沒什么特別的了。電源在右上角，保險絲，39uF。T2/T3是h橋的兩個低側(cè)開關(guān)，每個腳的低側(cè)有30mOhm電流感應(yīng)電阻。LS7166-S24位正交計數(shù)器處理編碼器。

板子的另一側(cè)，89C51CC01自帶CAN控制器，MCP2551CAN轉(zhuǎn)換開關(guān)，78L05調(diào)節(jié)器，TL431基準(zhǔn)，橋的兩個頂部側(cè)面開關(guān)和HIP4081A橋驅(qū)動IC。還有另一個大盒子，里面有一個1.1kW的48VDC開關(guān)電源，一個24VDC輔助電源，安全繼電器，接觸器等。

用戶界面是標(biāo)準(zhǔn)WindowsXPPC，通過以太網(wǎng)與"工業(yè)PC"的PC104堆棧通信。"工業(yè)PC"然后處理can總線和一些離散的I/O