一种可升降式变刚度柔性连续体机器人

技术领域

本发明涉及超长柔性连续体机器人技术领域，特别是一种可升降式变刚度柔性连续体机器人。

背景技术

航空发动机是飞机的“心脏”，它能否安全可靠地工作直接决定着飞机的整体性能，作为航空发动机核心部件的发动机叶片，人们对其工作安全性与可靠性提出了更高的要求。因此，快速、高效的发动机叶片原位检测与维护对保障发动机的安全性与可靠性至关重要。现有发动机叶片检测手段有拆卸检测、目视检测以及孔探检测三种。其中，拆卸检测检测效率低、经济性差、在拆卸的过程中易造成二次损伤；目视检测检测效率低、可靠性差、易造成漏检；孔探检测在一定程度上提高了检测的准确性、效率，但对技术人员要求较高、主观性较强。由于现有叶片检测手段存在低效、主观、费事费力等问题，急需探索一种新型的检测手段。作为机器人研究领域的一个分支，连续体机器人由于其超冗余的自由度而具有结构的柔顺性，极大拓展了其运动的灵活性和灵巧性，非常适用于复杂和有限的非结构化空间环境作业，因此也被广泛应用于航空发动机叶片原位检测。目前常见的连续体机器人驱动方式通常有线驱动，气动、液压驱动、和SMA等多种驱动方式。其中线驱动与气、液压驱动发展较早，线驱动依靠线缆牵引各节机械臂。其中，驱动线缆沿连续体结构轴向延伸，末端固定，对基座处的线缆施加拉力，会使末端的力矩发生变化，从而导致结构弯曲运动。未外加辅助机构的线驱动连续体机器人难以实现超大的长径比；气、液压驱动的连续体机器人由于驱动模块体积大，微型化难度高；SMA驱动的连续体机器人受到形状记忆合金冷却方式限制，导致运动响应偏慢、控制精度较低、弯曲能力差、难以实现对末端的实时控制，这大大限制了它们在航空发动机叶片狭窄空间作业的能力。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了可升降式变刚度柔性连续体机器人，具有超长柔顺的机械臂本体结构，附加以辅助变刚度的多级剪叉辅助支撑机构，可以通过多级剪叉机构的伸缩来支撑超长连续体机械臂本体，实现机械臂的变刚度，辅助机械臂伸入伸出；机械臂控制箱安装于具有两级剪叉机构组成的150mm行程升降平台上，可以满足不同高度检测作业需求；机器人移动平台采用麦克纳姆轮四轮移动平台，提供了连续体机械臂伸入伸出的源动力，同时实现了机器人整体在狭窄环境的全方位灵活移位，具有环境适应性强，机动灵活，可控性好，检测范围广，续航能力强等特点。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

可升降式变刚度柔性连续体机器人包括，

底板；

两级剪叉升降模块，其设于所述底板以可控地升降；

机器人驱动控制箱模块，其设于所述两级剪叉升降模块顶部，机器人驱动控制箱模块包括：

驱动电机安装板，其具有机械臂驱动丝杠步进电机安装位和升降驱动丝杠步进电机安装板安装位，

机械臂安装板，其具有机械臂基座安装位、定滑轮轴承固定底座安装位、出线定滑轮固定底座安装位、辅助支撑模块安装位、出线孔连接法兰安装位和分线槽连接法兰安装位，

升降驱动丝杠步进电机安装板，其固定在所述升降驱动丝杠步进电机安装板安装位，升降驱动丝杠步进电机安装板具有升降驱动丝杠步进电机安装位，

多个定滑轮轴承固定底座，其包括第一定滑轮安装位和第一轴承安装位，所述定滑轮轴承固定底座固定于所述定滑轮轴承固定底座安装位，

多个出线定滑轮固定底座，其固定于所述的出线定滑轮固定底座安装位，其包括第二定滑轮安装位和第二轴承安装位，

分线槽连接法兰，其中心位置开有第三轴承安装位，所述分线槽连接法兰固定于所述分线槽连接法兰安装位，

多个导线定滑轮，其包括多个第一导线定滑轮和多个第二导线定滑轮，其中，所述第一导线定滑轮设于所述第一定滑轮安装位，所述第二导线定滑轮设于所述第二定滑轮安装位，

多个机械臂驱动丝杠步进电机，其安装于所述机械臂驱动丝杠步进电机安装位，

升降驱动丝杠步进电机，其设于所述升降驱动丝杠步进电机安装位，

多个线缆固定滑块，其固定于所述机械臂驱动丝杠步进电机的螺母上，

回转支承轴承，其包括升降驱动丝杠回转支承轴承和多个机械臂驱动丝杠回转支承轴承，所述升降驱动丝杠回转支承轴承设于所述第三轴承安装位，其内圈与升降驱动丝杠步进电机丝杠的自由端固定，所述机械臂驱动丝杠回转支承轴承设于所述第一轴承安装位，其内圈与机械臂驱动丝杠步进电机的丝杠的自由端固定，

限位滑轨，其包括前限位滑轨连接件、后限位滑轨连接件和水平滑轨，其中，所述前限位滑轨连接件固定于定滑轮轴承固定底座，所述后限位滑轨连接件固定于驱动电机安装板，所述水平滑轨固定于前限位滑轨连接件上表面和后限位滑轨连接件上表面，

线缆固定滑块，其沿所述限位滑轨滑动且所述限位滑轨滑动限制线缆固定滑块的转动，

多个连接型材，其两端分别与所述机械臂安装板和驱动电机安装板，

出线孔连接法兰，其安装于所述出线孔连接法兰安装位；

多级剪叉辅助支撑模块，其设于所述机械臂安装板，多级剪叉辅助支撑模块包括：

齿轮箱，其具有多个轴承安装位和恒力弹簧安装位，所述齿轮箱固定于所述辅助支撑模块安装位，

驱动舵机，其设于所述齿轮箱；驱动舵机具有舵机输出轴和舵盘，

舵机安装支撑，其上具有第四轴承安装位，所述舵机安装支撑安装于所述齿轮箱上，

丝杠安装支撑，其包括具有第五轴承安装位的左丝杠安装支撑和具有第六轴承安装位的右丝杠安装支撑，所述丝杠安装支撑安装于所述机械臂安装板，

回转支撑轴承，其包括输入连接轴支撑轴承和多个中间传动轴支撑轴承，所述中间传动轴支撑轴承安装于齿轮箱，

中间传动轴，其设于所述齿轮箱中且穿过所述中间传动轴支撑轴承的内圈并与之固定，

输入连接轴，其安装于所述驱动舵机的舵盘上，并穿过所述输入连接轴支撑轴承的内圈，舵机输出轴经由所述输入连接轴向所述齿轮箱内输入驱动力矩，

双螺母传动丝杠，其包括左侧双螺母传动丝杠和右侧双螺母传动丝杠，所述双螺母传动丝杠两端穿过所述中间传动轴支撑轴承的内圈并与之固定，

锥齿轮，其包括输入锥齿轮和多个中间传动锥齿轮，所述输入锥齿轮安装于所述输入连接轴，多个中间传动锥齿轮分别安装于中间传动轴两端以及所述左右侧双螺母传动丝杠伸入所述齿轮箱的一端，

恒力弹簧下侧底座，其具有恒力弹簧安装位，所述恒力弹簧下侧底座安装于所述机械臂安装板，

连杆连接块，其包括上连杆连接块和下连杆连接块，所述连杆连接块安装于所述双螺母传动丝杠的螺母上，

多个连杆，其铰接成多级剪叉机构，且其前端铰接连杆长度之和大于多级剪叉机构完全收缩时上下两枢轴的垂直距离位，所述多级剪叉机构后端连杆铰接于所述连杆连接块，

中间定位环，其具有上下两侧恒力弹簧限位和中间位置的机械臂定位环，所述中间定位环安装于铰接的连杆的中间枢轴，

前端定位环，其具有上下两侧恒力弹簧固定和中间位置的机械臂定位环，所述前端定位环安装于所述多级剪叉机构前端的连杆铰接枢轴；

恒力弹簧，其安装于所述恒力弹簧安装位，其伸出端安装于所述上下两侧恒力弹簧固定，

限位卡，其安装于所述前端定位环左右两侧以调整所述多级剪叉机构的收缩程度，

限位块，其安装于机械臂安装板，所述限位块紧贴所述连杆连接块以限制所述连杆连接块绕丝杠回转；

连续体机械臂，其设于所述机械臂安装板，连续体机械臂包括：

车臂连接法兰，其上具有弹簧固定基座，所述车臂连接法兰固定于所述出线孔连接法兰，

多个机械臂连接块，以铰接方式相连成机械臂主干，所述机械臂连接快一侧具有弹簧固定基座，另一侧具有弹簧限位柱，机械臂主干具有弹簧限位柱的一端与车臂连接法兰相铰接，

末端执行器安装法兰，其具有弹簧限位柱，所述末端执行器安装法兰与所述机械臂主干具有弹簧固定基座的一端相铰接，

弹簧，其设于相邻两个铰接的机械臂连接块之间，一端固定于所述机械臂连接块上的弹簧固定基座，另一端卡套在相邻连接块的弹簧限位柱上。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述左侧双螺母传动丝杠和右侧双螺母传动丝杠螺纹旋向相对，所述左双螺母传动丝杠或右侧双螺母传动丝杠的两头螺纹旋向相反。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述两级剪叉升降模块包括：

底板滑轨，其包括左侧底板滑轨和右侧底板滑轨，所述底板滑轨固定于所述底板；

底板连接板，其包括左侧底板连接板和右侧底板连接板，所述底板连接板固定于所底板滑轨，其上开孔用以安装合页和限位开关以及开设滑槽；

一级滑动连杆，其包括左侧一级滑动连杆和右侧一级滑动连杆，所述一级滑动连杆滑移端可沿所述滑槽水平位移；

一级固铰连杆，其包括左侧一级固铰连杆和右侧一级固铰连杆，所述一级固铰连杆一端经合页安装于所述底板连接板上；

二级滑动连杆，其包括左侧二级滑动连杆和右侧二级滑动连杆，所述二级滑动连杆滑移端可水平位移；

二级固铰连杆，其包括左侧二级固铰连杆和右侧二级固铰连杆，所述二级固铰连杆一端经合页安装于剪叉机构顶板合页连接板上；

回转轴承，其设于所述一级固铰连杆和二级固铰连杆上的轴承安装位；

顶板滑轨，其包括左侧顶板滑轨和右侧顶板滑轨；

顶板合页连接板，其包括左侧顶板合页连接板和右侧顶板合页连接板，所述顶板合页连接板固定于所述顶板滑轨，其上开孔用以安装合页；

顶板滑槽连接板，其包括左侧顶板滑槽连接板和右侧顶板滑槽连接板，所述顶板滑槽连接板固定于所述顶板滑轨，其上开设滑槽；

水平从动轮组，其包括长双头内螺纹连杆和左右两个带螺杆轴承滚轮，所述水平从动滑轮组安装于一级滑动连杆滑移端；

水平主动轮组，其包括短双头内螺纹连杆、六角内外牙螺柱、带螺杆轴承滚轮和滑移牵引块，所述滑移牵引块安装于所述升降驱动丝杠步进电机的螺母上，所述水平主动滑轮组安装于二级滑动连杆滑移端。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，还包括，

接触开关底座，其设于所述底板连接板的滑槽处以安装接触开关，

摄像头，其固定于所述末端执行器安装法兰以采集图像信息，

机器人移动平台，其包括设于底板的前轮和后轮，

主控板，其连接所述接触开关和摄像头，所述主控板依据摄像头所采集的实时图像信息计算驱动电机的转数和转动圈数，以调整两级剪叉升降模块的升降高度、机械臂的位姿和辅助支撑模块的伸出收缩距离。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，可升降式变刚度柔性连续体机器人采用CAN2.0闭环步进电机驱控一体机。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述连续体机械臂采用半主动结构，各主动连接块采用线缆驱动以实现导向、位姿调整，所述末端执行器安装法兰实现前进导向作用，以导定机械臂整体的前进方向。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述顶板滑槽连接板和底板连接板上滑槽长65mm。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述两级剪叉升降模块为丝杠牵引的两级剪叉机构组成的升降机构，其工作行程为150mm。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述多级剪叉辅助支撑模块驱动舵机360°回转。

所述的可升降式变刚度柔性连续体机器人中，所述前轮和后轮为麦克纳姆轮。

与现有技术相比，本发明的优点是：

本发明采用辅助变刚度的半主动式结构，在所述多级剪叉辅助支撑模块的伸缩变化的外加辅助下，实现了机械臂被动段刚度的实时变化，得到了较大的长径比，拓展了机械臂在狭窄空间的检测深度与广度。所述两级剪叉升降模块通过丝杠牵引的两级剪叉机构实现了150mm的升降行程，实现了不同高度的检测作业要求，同时，升降模块的引入有利于机器人整体结构的小型化与紧凑化，提升了机器人结构的稳定性，有助于机器人在狭窄空间的灵活作业。所述机器人移动平台采用麦克纳姆轮四轮直驱，提供了连续体机械臂伸入伸出的源动力，同时基于麦克纳姆轮被动辊子转轴与轮毂轴线呈45度的结构特点与所述变向工作原理，大大减少了车轮与地面间的滑动摩擦，实现了机器人整体在狭窄环境的全方位灵活机动，四轮直驱的驱动方式也提升了所述移动平台的驱动能力和载重能力，同时节省能量，极大增强了机器人的续航能力。所述机械臂末端的摄像头实现了机械臂末端点位置环境的实时信息采集，提升了控制的准确性。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够使得本发明的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本发明的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本发明各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是本公开一个实例提供的机器人轴测图；

图2是本公开另一个实例提供的机器人移动平台俯视图；

图3是本公开另一个实例提供的机器人移动平台上视图；

图4是本公开另一个实例提供的前轮电机安装板轴测图；

图5是本公开另一个实例提供的两级剪叉升降模块轴测图；

图6是本公开另一个实例提供的右底板滑轨轴测图；

图7是本公开另一个实例提供的右底板连接板轴测图；

图8是本公开另一个实例提供的一级固铰连杆轴测图；

图9是本公开另一个实例提供的一级滑动连杆轴测图；

图10是本公开另一个实例提供的二级滑动连杆轴测图；

图11是本公开另一个实例提供的二级固铰连杆轴测图；

图12是本公开另一个实例提供的顶板合页连接板轴测图；

图13是本公开另一个实例提供的顶板滑槽连接板轴测图；

图14是本公开另一个实例提供的右顶板滑轨轴测图；

图15是本公开另一个实例提供的两级剪叉升降模块牵引机构轴测图；

图16是本公开另一个实例提供的滑移牵引块轴测图；

图17是本公开另一个实例提供的机器人驱动控制箱轴测图；

图18是本公开另一个实例提供的机器人驱动控制箱右视图；

图19是本公开另一个实例提供的线缆固定滑块轴测图；

图20是本公开另一个实例提供的定滑轮轴承固定底座轴测图；

图21是本公开另一个实例提供的分线槽连接法兰轴测图；

图22是本公开另一个实例提供的后限位滑轨连接件轴测图；

图23是本公开另一个实例提供的水平滑轨轴测图；

图24是本公开另一个实例提供的前限位滑轨连接件轴测图；

图25是本公开另一个实例提供的出线定滑轮固定底座轴测图；

图26是本公开另一个实例提供的多级剪叉辅助支撑模块轴测图；

图27是本公开另一个实例提供的锥齿轮、丝杠和齿轮箱装配体轴测图；

图28是本公开另一个实例提供的锥齿轮、输入连接轴、舵机和舵机安装支撑装配体轴测图；

图29是本公开另一个实例提供的舵机安装支撑轴测图；

图30是本公开另一个实例提供的齿轮箱轴测图；

图31是本公开另一个实例提供的恒力弹簧和恒力弹簧下侧底座装配体轴测图；

图32是本公开另一个实例提供的前端定位环轴测图；

图33是本公开另一个实例提供的中间定位环轴测图；

图34是本公开另一个实例提供的车臂连接法兰轴测图；

图35是本公开另一个实例提供的机械臂连接块轴测图；

图36是本公开另一个实例提供的机械臂连接块右视图；

图37是本公开另一个实例提供的机械臂末端执行器安装法兰轴测图；

图38是本公开另一个实例提供的机器人两级剪叉升降模块下极限位状态图；

图39是本公开另一个实例提供的机器人两级剪叉升降模块上极限位状态图；

图40是本公开另一个实例提供的机器人多级剪叉辅助支撑模块收缩极限状态图；

图41是本公开另一个实例提供的机器人多级剪叉辅助支撑模块伸长极限状态图；

附图中标号说明如下：1、机器人移动平台；2、两级剪叉升降模块；3、机器人驱动控制箱模块；4、多级剪叉辅助支撑模块；5、连续体机械臂；1-1、底板；1-2、左前轮；1-3、左前轮驱动电机；1-4、前轮电机安装板；1-5、右前轮驱动电机；1-6、右前轮；1-7、右后轮；1-8、右后轮驱动电机；1-9、后轮电机安装板；1-10、左后轮驱动电机；1-11、左后轮；1-12、前轮加固板；1-13、后轮加固板；2-1右底板滑轨；2-2、右底板连接板；2-3、一级固铰连杆；2-4、一级滑动连杆；2-5、二级滑动连杆；2-6、二级固铰连杆；2-7、顶板合页连接板；2-8、右顶板滑轨；2-9、小带螺杆轴承滚轮；2-10、滑移牵引块；2-11、短双头内螺纹连杆；2-12、顶板滑槽连接板；2-13、左顶板滑轨；2-14、后接触开关底座；2-15、左底板连接板；2-16、前接触开关底座；2-17、左底板滑轨；2-18、长双头内螺纹连杆；2-19、大带螺杆轴承滚轮；2-20、关节合页；3-1、机械臂安装板；3-2、连接型材；3-3、线缆固定滑块；3-4、驱动电机安装板；3-5、机械臂驱动丝杠步进电机；3-6、升降驱动丝杠步进电机安装板；3-7、出线孔连接法兰；3-8、定滑轮轴承固定底座；3-9、第一导线定滑轮；3-10、分线槽连接法兰；3-11、升降驱动丝杠步进电机；3-12、后限位滑轨连接件；3-13、水平滑轨；3-14、前限位滑轨连接件；3-15、第二导线定滑轮；3-16、出线定滑轮固定底座；4-1、恒力弹簧固定；4-2、机械臂定位环；4-3、连杆；4-4、限位卡；4-5、中间定位环；4-6、驱动舵机；4-7、输入连接轴；4-8、舵机安装支撑；4-9、齿轮箱；4-10、限位块；4-11、左丝杠安装支撑；4-12、右丝杠安装支撑；4-13、输入锥齿轮；4-14、中间传动锥齿轮；4-15、中间传动轴；4-16、上连杆连接块；4-17、左传动丝杠；4-18、下连杆连接块；4-19、右传动丝杠；4-20、输入锥齿轮；4-21、恒力弹簧；4-22、恒力弹簧下侧底座；5-1、车臂连接法兰；5-2；机械臂连接块；5-3、机械臂末端执行器安装法兰。

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图1至图41更详细地描述本发明的具体实施例。虽然附图中显示了本发明的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本发明的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本发明的范围。本发明的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本发明实施例的限定。

为了更好地理解，如图1至图41所示，一种可升降式变刚度柔性连续体机器人包括，

底板1-1；

两级剪叉升降模块2，其设于所述底板1-1，两级剪叉升降模块2包括：

底板滑轨，其包括左侧底板滑轨2-17和右侧底板滑轨2-1，所述左右底板滑轨固定于所述底板1-1；

底板连接板，其包括左侧底板连接板2-15和右侧底板连接板2-2，所述左右底板连接板固定于所述左右底板滑轨，其上开孔用以安装合页和限位开关，开65mm滑槽以供剪叉机构工作行程；

一级滑动连杆2-4，其包括左侧一级滑动连杆和右侧一级滑动连杆，所述一级滑动连杆2-4滑移端可沿剪叉机构底板连接板上的滑槽水平位移；

一级固铰连杆2-3，其包括左侧一级固铰连杆和右侧一级固铰连杆，所述一级固铰连杆2-3一端经合页安装于剪叉机构底板连接板上；

二级滑动连杆2-5，其包括左侧二级滑动连杆和右侧二级滑动连杆，所述二级滑动连杆2-5滑移端可沿剪叉机构顶板滑槽连接板2-12上的滑槽水平位移；

二级固铰连杆2-6，其包括左侧二级固铰连杆和右侧二级固铰连杆，所述二级固铰连杆2-6一端经合页安装于剪叉机构顶板合页连接板2-7上；

回转轴承，其设于所述两级滑动固铰连杆上的轴承安装位；

合页2-20，其设于所述两级滑动固铰连杆上的合页安装位；

顶板滑轨，其包括左侧顶板滑轨2-13和右侧顶板滑轨2-8，所述左右顶板滑轨用以支撑安装连续体机器人驱动控制箱3；

顶板合页连接板2-7，其包括左侧顶板合页连接板和右侧顶板合页连接板，所述左右顶板合页连接板固定于所述左右顶板滑轨，其上开孔用以安装合页；

顶板滑槽连接板2-12，其包括左侧顶板滑槽连接板和右侧顶板滑槽连接板，所述左右顶板滑槽连接板固定于所述左右顶板滑轨，其上开65mm滑槽以供剪叉机构工作行程；

水平从动轮组，其包括长双头内螺纹连杆2-18和左右两个的小带螺杆轴承滚轮2-9、大带螺杆轴承滚轮2-19，所述水平从动滑轮组安装于一级滑动连杆2-4滑移端；

升降驱动丝杠步进电机3-11，其设于所述升降驱动丝杠步进电机安装位；

水平主动轮组，其包括两个短双头内螺纹连杆2-11、两个六角内外牙螺柱、两个小带螺杆轴承滚轮2-9、大带螺杆轴承滚轮2-19和一个滑移牵引块2-10，所述滑移牵引块2-10安装于所述升降驱动丝杠步进电机3-11的螺母上，所述水平主动滑轮组安装于二级滑动连杆2-5滑移端；

机器人驱动控制箱模块3，其设于所述左右顶板滑轨，机器人驱动控制箱模块3包括：

驱动电机安装板3-4，其上具有机械臂驱动丝杠步进电机安装位和升降驱动丝杠步进电机安装板安装位；

机械臂安装板3-1，其上具有机械臂基座安装位、定滑轮轴承固定底座安装位、出线定滑轮固定底座安装位、辅助支撑模块安装位、出线孔连接法兰安装位和分线槽连接法兰安装位；

升降驱动丝杠步进电机安装板3-6，其固定在所述驱动电机安装板3-4上的升降驱动丝杠步进电机安装板安装位，升降驱动丝杠步进电机安装板3-6具有升降驱动丝杠步进电机安装位；

定滑轮轴承固定底座3-8，其包括一个第一定滑轮安装位和一个第一轴承安装位，共有八个，所述定滑轮轴承固定底座3-8固定于所述机械臂安装板3-1上的定滑轮轴承固定底座安装位；

出线定滑轮固定底座3-16，其共有八个，固定于所述机械臂安装板3-1上的出线定滑轮固定底座安装位；其包括第二定滑轮安装位和第二轴承安装位。

分线槽连接法兰3-10，其中心位置开有一个第三轴承安装位，所述分线槽连接法兰3-10固定于所述机械臂安装板3-1上的分线槽连接法兰安装位；

导线定滑轮，其包括八个第一导线定滑轮3-9和八个第二导线定滑轮3-15，其中，所述八个第一导线定滑轮3-9设于所述定滑轮轴承固定底座3-8上的第一定滑轮安装位，所述八个第二导线定滑轮3-15设于所述出线定滑轮固定底座3-16上的第二定滑轮安装位；第一导线定滑轮3-9的尺寸大于第二导线定滑轮3-15的尺寸。

机械臂驱动丝杠步进电机3-5，其共有八组，所述机械臂驱动丝杠步进电机3-5安装于所述驱动电机安装板3-4上的机械臂驱动丝杠步进电机安装位；

线缆固定滑块3-3，其共有八个，固定于所述机械臂驱动丝杠步进电机3-5的螺母上；

回转支承轴承，其包括一个升降驱动丝杠回转支承轴承和八个机械臂驱动丝杠回转支承轴承，所述升降驱动丝杠回转支承轴承设于所述分线槽连接法兰3-10上的第三轴承安装位，其内圈与升降驱动丝杠步进电机3-11丝杠的自由端固定，所述机械臂驱动丝杠回转支承轴承设于所述定滑轮轴承固定底座3-8上的轴承安装位，其内圈与机械臂驱动丝杠步进电机3-5丝杠的自由端固定；

限位滑轨，其包括前限位滑轨连接件3-14、后限位滑轨连接件3-12和水平滑轨3-13，其中，所述前限位滑轨连接件3-14固定于定滑轮轴承固定底座3-8，所述后限位滑轨连接件3-12固定于驱动电机安装板3-4，所述水平滑轨3-13固定于前后限位滑轨连接件上表面，共同组成限位滑轨，所述线缆固定滑块3-3沿所述限位滑轨滑动，同时所述限位滑轨滑动限制线缆固定滑块3-3的转动；

连接型材3-2，其共有六条，两端分别与所述机械臂安装板3-1和驱动电机安装板3-4上的型材安装孔位相连，其中，位于中部的两条连接型材分别固定于所述左右顶板滑轨；

出线孔连接法兰3-7，其安装于所述机械臂安装板上的出线孔连接法兰安装位；

多级剪叉辅助支撑模块4，其设于所述机械臂安装板3-1，多级剪叉辅助支撑模块4包括：

齿轮箱4-9，其上具有四个轴承安装位和一个恒力弹簧安装位，所述齿轮箱4-9固定于所述机械臂安装板3-1上的辅助支撑模块安装位；

驱动舵机4-6，其设于所述齿轮箱4-9；

舵机安装支撑4-8，其上具有一个轴承安装位，所述舵机安装支撑安装于所述齿轮箱4-9上；

丝杠安装支撑，其包括左丝杠安装支撑4-11和右丝杠安装支撑4-12，各支撑上具有一个轴承安装位，所述丝杠安装支撑安装于所述机械臂安装板3-1；

回转支撑轴承，其包括一个输入连接轴支撑轴承和六个中间传动轴支撑轴承，所述六个中间传动轴支撑轴承中，两个水平安装的中间传动轴支撑轴承安装于齿轮箱4-9上的水平轴承安装位，两个竖直安装的中间传动轴支撑轴承安装于齿轮箱4-9上的竖直轴承安装位，两个竖直安装的中间传动轴支撑轴承安装于丝杠安装支撑上的轴承安装位；

中间传动轴4-15，其设于所述齿轮箱4-9中，穿过所述两水平安装的中间传动轴支撑轴承的内圈并与之固定；

输入连接轴4-7，其安装于所述驱动舵机4-6舵盘上，并穿过所述输入连接轴支撑轴承的内圈，舵机输出轴经由所述输入连接轴4-7向所述齿轮箱内输入驱动力矩；

双螺母传动丝杠，其包括左传动丝杠4-17和右传动丝杠4-19，所述双螺母传动丝杠两端穿过所述四个竖直安装的中间传动轴支撑轴承的内圈并与之固定，其中，单侧丝杠两头螺纹旋向相反，左右两侧丝杠螺纹旋向相对；

锥齿轮，其包括一个输入锥齿轮4-13和五个中间传动锥齿轮4-14，所述输入锥齿轮4-13安装于所述输入连接轴4-7，所述中间传动锥齿轮4-14，其中三个传动齿轮安装于中间传动轴4-15两端，两个传动齿轮安装于所述左右侧双螺母传动丝杠伸入所述齿轮箱4-9的一端；

恒力弹簧下侧底座4-22，其上具有一个恒力弹簧安装位，所述恒力弹簧下侧底座4-22安装于所述机械臂安装板3-1；

连杆连接块，其包括上连杆连接块4-16和下连杆连接块4-18，所述连杆连接块安装于所述双螺母传动丝杠的螺母上；

连杆4-3，若干连杆4-3铰接组成多级剪叉机构，且其前端铰接连杆长度之和大于剪叉机构完全收缩时上下两枢轴的垂直距离以避免奇异形位，所述剪叉机构后端连杆铰接于所述连杆连接块；

中间定位环4-5，其上具有上下两侧恒力弹簧限位和中间位置的机械臂定位环，所述中间定位环4-5安装于各级铰接连杆的中间枢轴；

前端定位环，其上具有上下两侧恒力弹簧固定4-1和中间位置的机械臂定位环4-2，所述前端定位环安装于所述多级剪叉机构前端的连杆铰接枢轴；

恒力弹簧4-21，其安装于所述齿轮箱4-9和恒力弹簧下侧底座4-22上的恒力弹簧安装位，其伸出端安装于所述前端定位环上的上下两侧恒力弹簧固定4-1；

限位卡4-4，其安装于前端定位环左右两侧，用于调整所述剪叉机构的收缩程度；

限位块4-10，其安装于机械臂安装板3-1，所述限位块精加工面紧贴所述连杆连接块，以限制所述连杆连接块绕丝杠回转；

连续体机械臂5，其设于所述机械臂安装板3-1，连续体机械臂包括：

车臂连接法兰5-1，其上具有弹簧固定基座，所述车臂连接法兰5-1固定于所述出线孔连接法兰3-7；

机械臂连接块5-2，若干机械臂连接块5-2以铰接方式相连成机械臂主干，所述机械臂连接块5-2一侧具有弹簧固定基座，另一侧具有弹簧限位柱，机械臂主干具有弹簧限位柱的一端与车臂连接法兰5-1相铰接；

末端执行器安装法兰5-3，其上具有弹簧限位柱，所述末端执行器安装法兰5-3与所述机械臂连接块5-2组成的机械臂主干具有弹簧固定基座的一端相铰接；

弹簧，其设于相邻两个铰接的机械臂连接块5-2之间，一端固定于所述机械臂连接块5-2上的弹簧固定基座，另一端卡套在相邻连接块的弹簧限位柱上；

接触开关底座，其包括前接触开关底座2-16和后接触开关底座2-14其安装于所述两级剪叉升降模块2中所述的底板连接板滑槽处，以安装接触开关限制机构升降的行程；

摄像头，其固定于所述末端执行器安装法兰5-3，用于采集图像信息；

机器人移动平台1，其包括设于底板的前轮和后轮，前轮和后轮均采用步进电机直驱麦克纳姆轮的驱动方式；

主控板，其连接所述接触开关、摄像头和各电机驱动模块，所述主控板依据摄像头所采集的实时信息计算出各驱动电机的转数和转动圈数，以调整升降模块2的升降高度、机械臂5的位姿和辅助支撑模块4的伸出收缩距离；

所述可升降式辅助变刚度超长柔性连续体机器人优选实施例中，除多级剪叉辅助支撑模块4采用舵机驱动外，所述机器人移动平台1和机器人驱动控制箱模块3的驱动模块均采用CAN2.0闭环步进电机驱控一体机，所述驱动舵机4-6选用的是86kg大扭矩金属舵机，扭矩大、重量轻、体积小、不易磨损，可实现360°回转。

所述可升降式辅助变刚度超长柔性连续体机器人优选实施例中，所述可升降式辅助变刚度超长柔性连续体机器人在地面行进时，依靠各轮式驱动模块的驱动行进，通过各麦克纳姆轮的转向、各轮之间的差速以及基于麦克纳姆轮被动辊子转轴与轮毂轴线呈45度的结构特点与所述变向工作原理，大大减少了车轮与地面间的滑动摩擦，实现了机器人整体在狭窄环境的全方位灵活机动，四轮直驱的驱动方式也提升了所述移动平台的驱动能力和载重能力，同时节省能量，极大增强了机器人的续航能力。

所述可升降式辅助变刚度超长柔性连续体机器人优选实施例中，所述连续体机械臂5采用半主动结构，各主动连接块采用线缆驱动以实现导向、位姿调整，所述末端执行器安装法兰5-3实现前进导向作用，以导定机械臂5整体的前进方向，位于中段的各主动连接块起一定的姿态调整和辅助导向作用，以防止中段在行进过程中受迫蜷曲阻碍机械臂5伸入，机械臂5被动连接块贡献其柔性与被动性，实现机械臂5整体的自由度冗余和位姿调整的灵活性，机械臂5各连接块间的弹簧提供回复力，并赋予机械臂5一定的刚度；机器人移动平台1的前进与后退决定着机械臂5的伸入与伸出。

所述可升降式辅助变刚度超长柔性连续体机器人优选实施例中，所述两级剪叉升降模块2采用丝杠牵引的两级剪叉机构组成的升降机构，可实现150mm行程，以适应不同高度的检测作业任务，通过接触开关限位。

所述可升降式辅助变刚度超长柔性连续体机器人优选实施例中，所述多级剪叉辅助支撑模块4采用舵机驱动丝杠牵引的多级剪叉机构，与机器人移动平台1的移动以及连续体机械臂5的运动相互协调配合，所述多级剪叉辅助支撑模块4用以支撑机械臂5被动段，通过剪叉机构的伸长和收缩主动改变机械臂5的刚度，防止其拖曳于地面，便于机器人移动平台1与机械臂5的运动控制。

所述机器人几大运动模式介绍如下：

模式一：地面行进。所述机器人在地面行进时依靠CAN2.0闭环步进电机驱控一体机驱动前后四个麦克纳姆轮提供推力实现前进，麦克纳姆轮如图2所示呈米字型安装，当四轮同时向前或向后转动时，机器人实现前向或后向移动，当左前轮和右后轮向后转动，左后轮和右前轮向前转动时，机器人实现左向移动，当左前轮和右后轮向前转动，左后轮和右前轮向后转动时，机器人实现右向移动，当右前轮和左后轮向前转动，另外两轮停转时，机器人沿左前方移动，当左前轮和右后轮向前转动，另外两轮停转时，机器人沿右前方移动，当左前轮和左后轮向前转动，右前轮和右后轮向后转动时，机器人顺时针旋转，当左前轮和左后轮向后转动，右前轮和右后轮向前转动时，机器人实现逆时针旋转。

模式二：机器人垂直升降。所述机器人在垂直升降时依靠升降驱动丝杠步进电机3-11驱动的两级剪叉升降模块2实现150mm高度抬升，以适应不同高度的检测作业任务，通过接触开关限位，当升降驱动丝杠步进电机3-11上的滑移牵引块2-10向前移动时，如图15所示的牵引机构牵动左右两侧二级滑动连杆2-5沿左右两侧顶板滑槽连接板2-12上的滑槽向前滑移实现机器人下降，当水平从动轮组的长双头内螺纹连杆2-18按下前接触开关时下降停止，机器人下降极限如图38所示，当升降驱动丝杠步进电机3-11上的滑移牵引块2-10向后移动时，如图15所示的牵引机构牵动左右两侧二级滑动连杆2-5沿左右两侧顶板滑槽连接板2-12上的滑槽向后滑移实现机器人抬升，当水平从动轮组的长双头内螺纹连杆2-18按下后接触开关时抬升停止，机器人抬升极限如图39所示；

模式三：机械臂辅助变刚度。所述机器人机械臂辅助变刚度依靠机器人移动平台1和舵机驱动的多级剪叉辅助支撑模块4的实时配合得以实现，当机器人移动平台1前进以伸入机械臂5的同时，舵机驱动左右两侧传动丝杠回转使丝杠螺母上的上下连杆连接块牵动着连杆向丝杠两端移动，多级剪叉机构逐级收缩，使机械臂失去支撑而恢复柔性，机器人多级剪叉辅助支撑模块收缩极限状态如图40所示；当机器人移动平台1后退以使机械臂5抽离时，舵机驱动左右两侧传动丝杠回转使丝杠螺母上的上下连杆连接块牵动着连杆向丝杠中间移动，多级剪叉机构逐级伸出提供刚性支撑以辅助增强机械臂刚度，机器人多级剪叉辅助支撑模块伸长极限状态如图41所示。

模式四：机械臂运动控制。所述机器人的连续体机械臂共有两级关节段，每级关节段由若干机械臂连接块5-2以铰接方式相连而成，相邻两个铰接的机械臂连接块5-2之间安装有弹簧以提供回复力，并赋予机械臂5一定的基础结构刚度，所述弹簧一端固定于所述机械臂连接块5-2上的弹簧固定基座，另一端卡套在相邻连接块的弹簧限位柱上，所述连续体机械臂的末端执行器安装法兰5-3上设摄像头，用以采集实时图像信息来规划机械臂的运动路径，每一级关节段由四根线缆驱动，驱动线缆一端固定于每一级关节段的末端，另一端固定于线缆固定滑块3-3上，所述线缆固定滑块3-3分别与机械臂驱动丝杠步进电机3-5丝杠上的螺母固连在一起，当线缆固定滑块3-3沿丝杠轴线移动时，由于各线缆的基本长度保持不变，各条驱动线缆的伸缩运动将会作用于两级关节段末端，进而控制各级关节段的弯曲方向，基于各条线缆不同的伸缩量，连续体机械臂5可以实现空间的全方位转向，所述连续体机械臂运动控制的其中一种状态如图1所示。

以上结合具体实施例描述了本申请的基本原理，但是，需要指出的是，在本申请中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本申请的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本申请必须采用上述具体的细节来实现。

为了例示和描述的目的已经给出了以上说明。此外，此说明不意图将本申请的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个实施例，但是本领域技术人员在本说明书的启示和在不脱离本发明权利要求所保护的范围的情况下，将认识到其某些变型、修改、添加和子组合等多种形式，这些均属于本发明保护之列。