本發(fā)明涉及機(jī)器人制造，具體而言，涉及一種繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

1、機(jī)械臂技術(shù)廣泛應(yīng)用于制造業(yè)、航空航天、醫(yī)療保健等各行各業(yè)，機(jī)械臂結(jié)構(gòu)上可分為肩部、肘部和腕部，其中肩部與基座固連，肘部連接肩部和腕部，腕部與執(zhí)行元件連接。機(jī)械臂的肘部關(guān)節(jié)是具有一個轉(zhuǎn)動自由度的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)。

2、相關(guān)技術(shù)中的肘部關(guān)節(jié)驅(qū)動方式，是將驅(qū)動電機(jī)和減速器等驅(qū)動部件直接設(shè)置在關(guān)節(jié)處，驅(qū)動部件占據(jù)整個關(guān)節(jié)重量的一半左右，影響關(guān)節(jié)響應(yīng)速度、靈活性和運(yùn)動精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，該繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)具有靈活性好、可控性強(qiáng)、便于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動解耦、折展比大等優(yōu)點(diǎn)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例提出一種繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，所述繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)包括：多個肘部關(guān)節(jié)，每個所述肘部關(guān)節(jié)包括主動端面板、從動端面板、主動端中心軸、從動端中心軸、關(guān)節(jié)連桿、主動端驅(qū)動輪軸、主動端導(dǎo)向輪軸、從動端驅(qū)動輪軸、從動端導(dǎo)向輪軸、多個繞繩輪和驅(qū)動繩，所述主動端面板具有主動端連接板，所述從動端面板具有從動端連接板，所述主動端中心軸、所述主動端驅(qū)動輪軸和所述主動端導(dǎo)向輪軸均設(shè)在所述主動端面板上且相互間隔設(shè)置，所述從動端中心軸、所述從動端驅(qū)動輪軸和所述從動端導(dǎo)向輪軸均設(shè)在所述從動端面板上且相互間隔設(shè)置，所述關(guān)節(jié)連桿分別與所述主動端中心軸和所述從動端中心軸轉(zhuǎn)動連接，多個所述繞繩輪分別可轉(zhuǎn)動地設(shè)在所述主動端中心軸、所述從動端中心軸、所述主動端驅(qū)動輪軸、所述主動端導(dǎo)向輪軸、所述從動端驅(qū)動輪軸和所述從動端導(dǎo)向輪軸上，所述驅(qū)動繩經(jīng)過所述主動端驅(qū)動輪軸的繞繩輪、所述主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪和所述從動端驅(qū)動輪軸的繞繩輪以驅(qū)動所在肘部關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動；一個或多個連接臂，每相鄰的兩個所述肘部關(guān)節(jié)通過所述連接臂串聯(lián)，所述連接臂的兩端分別與相鄰的兩個所述肘部關(guān)節(jié)中的一個的所述從動端連接板和另一個的所述主動端連接板相連，通過所述連接臂相連的兩個所述肘部關(guān)節(jié)的安裝方向相反；串聯(lián)過繩，所述串聯(lián)過繩依次經(jīng)過相鄰所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪、所述主動端中心軸的繞繩輪、所述從動端中心軸的繞繩輪和所述從動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪，所述串聯(lián)過繩經(jīng)過每相鄰的兩個所述繞繩輪時分別以這兩個繞繩輪的中心軸線的假想連線的不同側(cè)經(jīng)過這兩個繞繩輪。

3、根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，具有靈活性好、可控性強(qiáng)、便于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動解耦、折展比大等優(yōu)點(diǎn)。

4、另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)還可以具有如下附加的技術(shù)特征：

5、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端驅(qū)動輪軸為兩個且包括第一主動輪軸和第二主動輪軸，所述第一主動輪軸和所述第二主動輪軸在所述主動端中心軸的徑向上相對設(shè)置，所述第一主動輪軸相對所述第二主動輪軸靠近所述主動端連接板，所述主動端導(dǎo)向輪軸與所述第一主動輪軸之間的距離等于所述主動端導(dǎo)向輪軸與所述第二主動輪軸之間的距離，所述主動端導(dǎo)向輪軸位于所述主動端中心軸的靠近所述主動端連接板的一側(cè)，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述從動端驅(qū)動輪軸為兩個且包括第一從動輪軸和第二從動輪軸，所述第一從動輪軸和所述第二從動輪軸在所述從動端中心軸的徑向上相對設(shè)置，所述第一從動輪軸相對所述第二從動輪軸靠近所述從動端連接板，所述從動端導(dǎo)向輪軸與所述第一從動輪軸之間的距離等于所述從動端導(dǎo)向輪軸與所述第二從動輪軸之間的距離，所述從動端導(dǎo)向輪軸位于所述從動端中心軸的靠近所述從動端連接板的一側(cè)，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述驅(qū)動繩包括第一驅(qū)動繩和第二驅(qū)動繩，所述第一驅(qū)動繩的一端與所述主動端面板相連且另一端依次經(jīng)過所述第二主動輪軸的繞繩輪、所述第二從動輪軸的繞繩輪、所述第二主動輪軸的繞繩輪和所述主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪后向所述主動端連接板延伸，所述第二驅(qū)動繩的一端與所述主動端面板相連且另一端依次經(jīng)過所述第一主動輪軸的繞繩輪、所述第一從動輪軸的繞繩輪、所述第一主動輪軸的繞繩輪和所述主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪后向所述主動端連接板延伸。

6、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端面板和所述從動端面板相互抵接。

7、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)還包括兩個聯(lián)動繩，所述主動端面板的周面和所述從動端面板的周面上均設(shè)有聯(lián)動繩槽，每個所述聯(lián)動繩的兩端分別與所述主動端面板和所述從動端面板相連且均經(jīng)過所述主動端面板的聯(lián)動繩槽和所述從動端面板的聯(lián)動繩槽，兩個所述聯(lián)動繩交叉設(shè)置。

8、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)包括兩個平行間隔設(shè)置的主動端面板和兩個平行間隔設(shè)置的從動端面板。

9、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述關(guān)節(jié)連桿包括內(nèi)部連桿和外部連桿，所述內(nèi)部連桿的一部分位于兩個所述主動端面板之間且另一部分位于兩個所述從動端面板之間，所述主動端中心軸的至少一端伸出所述主動端面板，所述從動端中心軸的至少一端伸出所述從動端面板，所述外部連桿分別與所述主動端中心軸伸出所述主動端面板的一端和所述從動端中心軸伸出所述從動端面板的一端可轉(zhuǎn)動地相連。

10、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)還包括測量傳感器，所述主動端中心軸的至少一端伸出所述主動端面板，所述測量傳感器安裝在所述主動端中心軸伸出所述主動端面板的一端。

11、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端面板和所述從動端面板呈軸對稱設(shè)置。

12、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述主動端中心軸與所述主動端驅(qū)動輪軸之間的距離大于等于所述主動端中心軸與所述主動端導(dǎo)向輪軸之間的距離，所述從動端中心軸與所述從動端驅(qū)動輪軸之間的距離大于等于所述從動端中心軸與所述從動端導(dǎo)向輪軸之間的距離。

13、根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，所述肘部關(guān)節(jié)具有伸直位置，所述肘部關(guān)節(jié)在所述伸直位置時所述主動端連接板和所述從動端連接板的朝向相反，所述肘部關(guān)節(jié)由所述伸直位置向一側(cè)轉(zhuǎn)動的最大角度為90度且向另一側(cè)轉(zhuǎn)動的最大角度為15度。

14、本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端驅(qū)動輪軸為兩個且包括第一主動輪軸和第二主動輪軸，所述第一主動輪軸和所述第二主動輪軸在所述主動端中心軸的徑向上相對設(shè)置，所述第一主動輪軸相對所述第二主動輪軸靠近所述主動端連接板，所述主動端導(dǎo)向輪軸與所述第一主動輪軸之間的距離等于所述主動端導(dǎo)向輪軸與所述第二主動輪軸之間的距離，所述主動端導(dǎo)向輪軸位于所述主動端中心軸的靠近所述主動端連接板的一側(cè)，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述從動端驅(qū)動輪軸為兩個且包括第一從動輪軸和第二從動輪軸，所述第一從動輪軸和所述第二從動輪軸在所述從動端中心軸的徑向上相對設(shè)置，所述第一從動輪軸相對所述第二從動輪軸靠近所述從動端連接板，所述從動端導(dǎo)向輪軸與所述第一從動輪軸之間的距離等于所述從動端導(dǎo)向輪軸與所述第二從動輪軸之間的距離，所述從動端導(dǎo)向輪軸位于所述從動端中心軸的靠近所述從動端連接板的一側(cè)，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述驅(qū)動繩包括第一驅(qū)動繩和第二驅(qū)動繩，所述第一驅(qū)動繩的一端與所述主動端面板相連且另一端依次經(jīng)過所述第二主動輪軸的繞繩輪、所述第二從動輪軸的繞繩輪、所述第二主動輪軸的繞繩輪和所述主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪后向所述主動端連接板延伸，所述第二驅(qū)動繩的一端與所述主動端面板相連且另一端依次經(jīng)過所述第一主動輪軸的繞繩輪、所述第一從動輪軸的繞繩輪、所述第一主動輪軸的繞繩輪和所述主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪后向所述主動端連接板延伸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端面板和所述從動端面板相互抵接。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)還包括兩個聯(lián)動繩，所述主動端面板的周面和所述從動端面板的周面上均設(shè)有聯(lián)動繩槽，每個所述聯(lián)動繩的兩端分別與所述主動端面板和所述從動端面板相連且均經(jīng)過所述主動端面板的聯(lián)動繩槽和所述從動端面板的聯(lián)動繩槽，兩個所述聯(lián)動繩交叉設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)包括兩個平行間隔設(shè)置的主動端面板和兩個平行間隔設(shè)置的從動端面板。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述關(guān)節(jié)連桿包括內(nèi)部連桿和外部連桿，所述內(nèi)部連桿的一部分位于兩個所述主動端面板之間且另一部分位于兩個所述從動端面板之間，所述主動端中心軸的至少一端伸出所述主動端面板，所述從動端中心軸的至少一端伸出所述從動端面板，所述外部連桿分別與所述主動端中心軸伸出所述主動端面板的一端和所述從動端中心軸伸出所述從動端面板的一端可轉(zhuǎn)動地相連。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)還包括測量傳感器，所述主動端中心軸的至少一端伸出所述主動端面板，所述測量傳感器安裝在所述主動端中心軸伸出所述主動端面板的一端。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，每個所述肘部關(guān)節(jié)的所述主動端面板和所述從動端面板呈軸對稱設(shè)置。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述主動端中心軸與所述主動端驅(qū)動輪軸之間的距離大于等于所述主動端中心軸與所述主動端導(dǎo)向輪軸之間的距離，所述從動端中心軸與所述從動端驅(qū)動輪軸之間的距離大于等于所述從動端中心軸與所述從動端導(dǎo)向輪軸之間的距離。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述肘部關(guān)節(jié)具有伸直位置，所述肘部關(guān)節(jié)在所述伸直位置時所述主動端連接板和所述從動端連接板的朝向相反，所述肘部關(guān)節(jié)由所述伸直位置向一側(cè)轉(zhuǎn)動的最大角度為90度且向另一側(cè)轉(zhuǎn)動的最大角度為15度。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)，包括：多個肘部關(guān)節(jié)，每個肘部關(guān)節(jié)包括主動端面板、從動端面板、主動端中心軸、從動端中心軸、主動端驅(qū)動輪軸、主動端導(dǎo)向輪軸、從動端驅(qū)動輪軸、從動端導(dǎo)向輪軸、多個繞繩輪和驅(qū)動繩；連接臂，通過連接臂相連的兩個肘部關(guān)節(jié)的安裝方向相反；串聯(lián)過繩，串聯(lián)過繩依次經(jīng)過相鄰肘部關(guān)節(jié)的主動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪、主動端中心軸的繞繩輪、從動端中心軸的繞繩輪和從動端導(dǎo)向輪軸的繞繩輪，串聯(lián)過繩經(jīng)過每相鄰的兩個繞繩輪時分別以不同側(cè)經(jīng)過這兩個繞繩輪。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的繩驅(qū)機(jī)械臂肘部關(guān)節(jié)串聯(lián)結(jié)構(gòu)具有靈活性好、可控性強(qiáng)、便于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動解耦、折展比大等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：梁斌,王學(xué)謙,徐文福,沈飛,譚俊波,楊君
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/9/9