本发明涉及机械臂，具体涉及一种三自由度串并联电磁驱动机械臂。
背景技术：
1、废弃卫星、火箭残骸以及其他空间活动产生的碎片不仅威胁着在轨运行的航天器的安全，同时许多在轨作业任务如目标物抱捕、设备维护任务需要在狭小空间完成。超冗余机械臂作为一项创新技术，在太空垃圾清理和在轨作业任务方面展现了巨大的潜力。
2、传统绳驱蛇形机械臂由机械臂臂体、驱动系统和控制与电源系统三部分组成。机械臂臂体由多个椎节(或称为关节段)串联而成，每个椎节内部中空，以减轻整体重量。椎节之间通过柔性连接(如万向节或球窝关节)实现相对转动；机械臂后端的驱动系统包括小型高扭矩电机、精密的减速器以及贯穿整个机械臂的多条高强度绳索或线缆。电机通过减速器降低转速并增加扭矩，然后通过绳索将动力传递给各个关节，控制其旋转角度；机械臂的控制部分包括处理器、传感器、执行器等部件，负责接收外部指令，并控制驱动机构的动作，从而实现对机械臂的精确控制，电源部分通常包括电池、电源管理模块等部件，确保机械臂在长时间工作过程中保持稳定的电能供应。
3、传统绳驱蛇形机械臂随着关节数量的增加，后置电机数量相应增加，导致体积冗余的问题，同时增加了控制难度；绳索需要穿过多个关节，导致各个关节间产生运动耦合，降低了机械臂的精度和稳定性；由于绳索张力分布、关节约束等原因，机械臂整体偏转角度小，活动空间受限。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种自由度串并联电磁驱动机械臂，以解决现有蛇形机械臂的结构冗余、整机重量过大，且机械臂整体偏转角度小的问题。
2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
3、一种三自由度串并联电磁驱动机械臂，包括：至少两组沿轴向依次设置的机械臂关节；
4、机械臂关节包括底板、均匀间隔设置在底板的顶部的多个驱动机构、以及设置在底板上且与驱动机构通信连接的降压模块，降压模块与驱动机构一一对应，降压模块与电源模块通信连接，所有机械臂关节上的驱动机构相对应且呈排列设置；
5、相邻机械臂关节之间，上一节的驱动机构的输出端与下一节的底板转动连接，末端的驱动机构的输出端转动连接有顶板，首端的底板的底部设置有与电源模块通信连接的控制模块，控制模块与驱动机构通信连接；
6、控制模块用于控制驱动机构伸缩，从而使机械臂伸缩或偏转。
7、进一步地，上述首端的机械臂关节中，降压模块设置在底板的顶部，且降压模块将驱动机构均匀间隔；
8、其余的机械臂关节中，降压模块设置在底板的底部。
9、进一步地，上述驱动机构包括设置在底板的顶部的中空圆柱、滑动设置在中空圆柱内的磁块、以及设置在磁块的顶部的推杆，推杆远离磁块的端部伸出中空圆柱的外部并与上一节机械臂关节的底板转动连接；
10、中空圆柱的外壁沿轴向开设有竖槽，中空圆柱的外壁开设有若干个等间距分布且与竖槽连通的径向环形槽，竖槽内安装有分别与控制模块和降压模块通信连接的电磁模块，径向环形槽上绕设有与电磁模块通信连接的电磁线圈，电磁线圈通电时产生的磁力与磁块的磁力相吸。
11、进一步地，上述竖槽的深度大于径向环形槽的深度。
12、进一步地，上述电磁模块位于电磁线圈的内侧。
13、进一步地，上述电磁线圈的外缘与中空圆柱的外壁齐平。
14、进一步地，上述电磁模块的底端贯穿对应的底板并与降压模块通信连接。
15、进一步地，上述底板上开设有用于安装中空圆柱的安装槽，安装槽的底部中心设置有与中空圆柱的底端内壁卡接的卡块。
16、进一步地，上述底板上罩设有外壳，中空圆柱位于外壳的内部；
17、相邻机械臂关节之间，上一节的推杆远离磁块的端部穿过外壳的顶壁并与下一节的底板转动连接。
18、进一步地，上述上一节机械臂关节的推杆与下一节机械臂关节的底板之间、末端的推杆与顶板之间均通过连杆机构转动连接；
19、连杆机构包括铰链以及与铰链转动连接的球链，铰链分别设置在顶板和下一节机械臂关节的底板的底部，球链设置在上一节机械臂关节的推杆的端部。
20、本发明具有以下有益效果：
21、1、本发明的三自由度串并联电磁驱动机械臂，通过多个机械臂关节相互串联，单个机械臂关节上的多个驱动机构并联设置，使得单个机械臂关节偏转角度最大可达45°，从而使机械臂整体可以大角度偏转。
22、2、本发明的三自由度串并联电磁驱动机械臂，摒弃了传统的电机、丝杆等机械传动部件，使得驱动元件紧密集成，减少了中间环节，提高了能量转换效率，实现了机械臂的小型化和轻量化，进一步减小整机体积，提高适应性，使其能够在复杂或受限的空间中进行操作。
23、3、本发明的三自由度串并联电磁驱动机械臂，通过电源模块、降压模块为驱动机构提供大额电流，控制模块用于控制和调节驱动机构的电流，并使驱动机构的输出端能够稳定、精确的运动。
24、4、本发明的驱动机构，通过控制模块对电磁模块输入控制指令，并实现对任意一个电磁线圈输入电流，降压模块用于降低电压，从而提高电流；当任意一个电磁线圈通电时，其产生与磁块相吸的磁力，从而能改变磁块在中空圆柱中的位置，并通过对不同位置的电磁线圈输入电流，控制磁块在中空圆柱内上下移动，磁块移动时会带动推杆移动，进而改变位置在上的底板之间的偏转角度，最终实现机械臂的偏转；当同一个机械臂关节中的所有的磁块移动位置相同时，推杆则移动相同的距离，进而可实现机械臂的伸缩。
1.一种三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，包括：至少两组沿轴向依次设置的机械臂关节(1)；
2.根据权利要求1所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，首端的所述机械臂关节(1)中，所述降压模块(13)设置在所述底板(11)的顶部，且所述降压模块(13)将所述驱动机构(12)均匀间隔；
3.根据权利要求1所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述驱动机构(12)包括设置在所述底板(11)的顶部的中空圆柱(121)、滑动设置在所述中空圆柱(121)内的磁块(122)、以及设置在所述磁块(122)的顶部的推杆(123)，所述推杆(123)远离所述磁块(122)的端部伸出所述中空圆柱(121)的外部并与上一节所述机械臂关节(1)的所述底板(11)转动连接；
4.根据权利要求3所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述竖槽(124)的深度大于所述径向环形槽(125)的深度。
5.根据权利要求4所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述电磁模块(126)位于所述电磁线圈(127)的内侧。
6.根据权利要求5所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述电磁线圈(127)的外缘与所述中空圆柱(121)的外壁齐平。
7.根据权利要求3所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述电磁模块(126)的底端贯穿对应的所述底板(11)并与所述降压模块(13)通信连接。
8.根据权利要求3所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述底板(11)上开设有用于安装所述中空圆柱(121)的安装槽(111)，所述安装槽(111)的底部中心设置有与所述中空圆柱(121)的底端内壁卡接的卡块(112)。
9.根据权利要求3至8任一项所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，所述底板(11)上罩设有外壳(4)，所述中空圆柱(121)位于所述外壳(4)的内部；
10.根据权利要求9所述的三自由度串并联电磁驱动机械臂，其特征在于，上一节所述机械臂关节(1)的所述推杆(123)与下一节所述机械臂关节(1)的所述底板(11)之间、末端的所述推杆(123)与所述顶板(2)之间均通过连杆机构(5)转动连接；
