[發明專利]一種助殘/助老用繩驅動機械臂

有效

• 申請號: 201210149726.2
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102672715A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 張勤;王帥
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B25J9/08
• 分類號: B25J9/08;B25J18/04;A61G7/05;A61G5/10;F16H7/02;F16C1/10
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及一種助殘/助老用繩驅動機械臂的結構。

背景技術

機械臂在日常生產生活中已得到廣泛應用。傳統機械臂將驅動機構直接安裝在關節處，為了克服驅動機構較大的重量，必須增加驅動電機的功率和機械結構的強度。這樣大大增加了機械臂的重量和轉動慣量，降低了負載能力和運動性能。為了降低機械臂的重量，滿足某些場合下高負載自重比和快速響應的要求，有人提出了單馬達驅動和繩驅動技術。

單馬達驅動技術通過改變機械臂的運動傳遞機構來減少動力源的數量，使整個機械臂只有一個動力源。但單馬達驅動技術只是將電機從機械臂中移出，調速機構等裝置仍安裝在機械臂中，沒有大幅減輕機械臂的重量，同時機械結構也比較復雜。

繩驅動技術在近幾年逐漸受到重視，它主要通過將電機和調速裝置全部安裝在底座驅動箱上，通過繩來驅動關節的運動，從而大幅地降低了機械臂的重量。繩驅動技術可以分為繩驅動并聯機構和繩驅動串聯機構。由于繩只能承受單向拉力的性質，使并聯機構只能通過增加電機和繩的數量來實現機械臂的力閉合，增加了能耗和結構復雜程度；同時并聯機構有其先天的缺點，即工作空間較小，不能滿足某些場合大工作空間的要求。現有的繩驅動串聯機構無法解決關節運動耦合和驅動范圍較小的問題。?

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的上述不足，提供一種助殘/助老用繩驅動機械臂，本發明的目的通過如下技術方案實現：

一種助殘/助老用繩驅動機械臂，其特征在于包括回旋關節、上下轉動關節、水平轉動關節、第一關節連接板、滑塊、導軌、底座驅動箱、驅動電機和繩驅動系統，回旋關節完成繞軸向的轉動，上下轉動關節完成在垂直面內的繞軸轉動，水平轉動關節完成水平面內的繞軸轉動；回旋關節、上下轉動關節和水平轉動關節串聯連接，水平轉動關節與滑塊間通過關節連接板連接，滑塊安裝在導軌上且能沿著導軌上下滑動，導軌固定在底座驅動箱上；每個關節均各自由一個驅動電機驅動，完成正反轉運動，各關節的驅動電機安裝在底座驅動箱內，每個驅動電機各自利用一個繩驅動系統將動力傳到各個關節，各個繩驅動系統的拉線在機械臂內的走線為彎折形。

進一步優化的，所述水平轉動關節個數為三個以上，三個以上的水平轉動關節通過關節連接板串聯安裝，靠近滑塊的水平轉動關節也通過關節連接板與滑塊連接。

進一步優化的，所述繩驅動系統包括主動同步帶、主動帶輪、第一帶夾、底座套筒固定裝置和兩根拉線；所述兩根拉線由兩根第一拉線套筒和兩根第一拉線鋼絲繩組成；主動帶輪與驅動電機通過平鍵連接，主動同步帶套在主動帶輪上，兩根第一拉線鋼絲繩的一端各自通過一個第一帶夾與主動同步帶的兩端連接，第一拉線套筒通過底座套筒固定裝置固定在底座驅動箱上，兩根第一拉線鋼絲繩的另一端與相應關節連接，通過調節底座套筒固定裝置的安裝位置來預緊第一拉線鋼絲繩及主動同步帶；當驅動電機轉動時，主動同步帶帶動一根第一拉線鋼絲繩在第一拉線套筒內移動，第一拉線鋼絲繩帶動關節轉動，同時關節拉動另一根第一拉線鋼絲繩在拉線套筒內移動，完成將驅動電機的動力傳到轉動關節。

進一步優化的，所述拉線的走線方式為：將所有拉線分為兩組，拉線由底座驅動箱進入靠近滑塊的一節機械臂，八個彈性圈均勻分布在該節機械臂的兩側，即一側有四個彈性圈，各彈性圈用螺釘固定在關節連接板上，其中一組穿過一側的第一彈性圈后，繞到另一側的第二彈性圈，再依次繞過第三彈性圈、第四彈性圈、第九彈性圈，將每根拉線繞到對應的關節處，另一組拉線穿過第五彈性圈后，再依次穿過第六彈性圈、第七彈性圈和第八彈性圈，將每根拉線繞到對應的關節處；此種將拉線走線的形狀呈彎折形繞線方法，使拉線可在各節機械臂內蓄積一定多余長度的拉線；彈性圈的作用主要是整理拉線，彈性圈具有彈性可以拉伸和縮短，當關節運動時，彎折形的拉線可逐漸被拉直，來滿足關節轉動時的需要。?

???進一步優化的，所述底座套筒固定裝置包括底座套筒固定上板和底座套筒固定下板，底座套筒固定下板放在底座驅動箱上，底座套筒固定上板放在底座套筒固定下板上，使用螺栓穿過螺栓孔將底座套筒固定上板和底座套筒固定下板固定在底座驅動箱上。