多自由度柔性仿生关节机器人结构设计

　　这款柔性仿生机器人的结构设计，核心围绕非结构化场景下的作业适配需求展开，区别于传统刚性关节工业机器人仅能在固定工位完成预设轨迹动作的局限，其关节采用大曲率柔性臂段搭配球形回转副的组合方案，可在狭小、存在障碍物的作业空间内完成多维度姿态调整，适配电子元器件精密装配、狭小管路内部检测、易碎品柔性搬运等传统刚性机器人难以覆盖的作业场景。从结构设计逻辑来看，整机没有采用传统工业机器人的硬臂段加回转关节的堆叠方案，而是将臂段主体设置为具备连续形变能力的柔性结构，关节连接位置采用大直径球形接触面，单关节可实现±120度范围内的任意角度偏转，配合相邻臂段的柔性形变，整机末端可覆盖常规同尺寸刚性机器人1.7倍以上的作业空间范围，

　　同时不会出现刚性关节在极限角度下的运动死区。在实际作业场景中，这类柔性结构可在接触到障碍物或作业对象时通过自身结构的微量形变卸除接触力，避免刚性冲击对作业对象或设备自身造成损伤，尤其适配3C行业中表面易刮花的精密零部件搬运、食品行业中软质包装物料的分拣、以及医疗辅助场景中需要贴合人体轮廓的作业需求。从安装边界来看，整机基座采用标准法兰连接接口，可直接适配现有工业机器人的通用安装基座，不需要对现有工位的安装结构做大规模改造，基座安装面的定位孔位与市面主流六轴工业机器人的安装尺寸保持一致，可直接替换现有工位上的同负载等级刚性机器人，降低产线改造的适配成本。臂段的外径尺寸控制在80mm以内，

　　可伸入内径100mm以上的管路或腔体内部完成检测、喷涂等作业，作业过程中臂段的最小弯曲半径可达120mm，能够在弯折管路内部顺畅通行，不会出现卡滞问题。关节位置的球形接触面采用自润滑耐磨材质，不需要额外添加润滑管路即可实现长时间连续运转，相邻臂段之间的走线全部集成在臂段内部的中空通道内，避免外部走线在运动过程中出现剐蹭、缠绕的问题，提升设备在复杂环境下运行的可靠性。在功能特性设计上，每个柔性臂段的形变阻尼可根据作业场景需求做适配调整，在需要高精度定位的装配场景下，可提升臂段结构阻尼，降低末端抖动，将末端重复定位精度控制在±0.1mm以内，满足精密装配的精度要求；在需要接触式作业的打磨、擦拭场景下，可适当降低臂段阻尼，

　　让臂段可根据作业面的轮廓自动调整姿态，保持接触力的稳定，不需要额外加装力控传感器即可实现恒力接触作业，降低设备的整体成本。整机的负载自重比控制在1:3的水平，在同负载等级的机器人结构中具备更轻的整机重量，可适配移动机器人搭载的移动作业场景，不需要对移动平台的负载能力做过高要求。结构设计过程中充分考虑了易损件的快速替换需求，臂段外侧的防护层采用卡扣式连接结构，不需要拆解整机关节即可完成防护层的更换，关节位置的密封结构采用嵌套式密封圈，可达到IP54的防护等级，适配存在少量粉尘、飞沫的生产车间环境，不需要额外加装防护外罩即可正常运行。不同于传统刚性机器人需要针对每个作业场景做复杂的轨迹示教，这款柔性机器人的结构本身具备一定的被动自适应能力，在面对存在一定位置偏差的作业对象时，可通过臂段的柔性形变自动补偿位置偏差，降低示教过程的时间成本，尤其适配多品种小批量的柔性生产场景，可快速切换不同的作业任务，不需要对设备结构做大规模调整。