[發明專利]帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置

有效

• 申請號: 201410186294.1
• 申請日: 2014-05-05
• 公開（公告）號: CN103963047A
• 公開（公告）日: 2014-08-06
• 發明（設計）人: 杜敬利;保宏;楊海曉;段學超;崔傳貞
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于機械裝置技術領域，特別涉及一種并聯機器人，可用于攝像、起重、搬運、工業加工、船舶建造、海底打撈、石油油井滅火等工作操作。

背景技術

隨著現代工業的發展，剛性鉸鏈驅動末端執行器的運動在工作范圍、靈活度以及組裝簡便程度等方面已經不能滿足社會發展的需要，于是提出了索牽引并聯機器人裝置。

現有的索牽引并聯機器人裝置采用柔索代替剛性鉸鏈來驅動末端執行器，這種裝置因具有工作空間大，運動靈活度高，操作簡便，易于模塊化，組裝方便，自重輕，便于運輸，成本低等優點而得到廣泛關注。這種機器人裝置分為欠驅動、完全驅動和冗余驅動索牽引并聯機器人。其中：

欠驅動的索牽引并聯機器人，若其驅動柔索在空間上能夠相交于一點，則理論上可實現執行器在執行任務的過程中平動運動。但是，在實際的情況下，由于末端執行器總有一定的體積，很難做到只有平動而不發生轉動。所以其末端執行器在做大范圍平動運動時會伴有小幅的轉動，使得末端執行器很難精準定位，降低了運動精度，導致執行器執行任務的效果變差。

完全驅動及冗余驅動的索牽引并聯機器人，雖說其結構可以防止末端執行器在運動過程中的轉動，但是這種結構的索牽引并聯機器人每增加一根柔索就要多增加一套驅動器，這樣使得并聯機器人的結構變得復雜，成本和控制難度也會大幅提高。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，在不增加驅動器數目的前提下，提出一種帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，以簡化索牽引并聯機器人結構、降低成本和控制難度。

實現本發明目的的技術方案是：改善索牽引并聯機器人的結構，即在末端執行器上連接一套或幾套防轉動機構，使其在執行任務期間不再在某個方向或者某幾個方向上發生小幅轉動或者盡可能的減少轉動。整個裝置包括：末端執行器、n套驅動裝置和n根主動柔索，n≥3，每套驅動裝置通過一根主動柔索與末端執行器連接，末端執行器為空間被索牽引并聯機器人所控制的物體，其特征在于，末端執行器上連接有防轉動機構，用以防止末端執行器在空間操作 時的轉動。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，防轉動機構包括兩根被動柔索、兩個定滑輪、一個滾筒、配重柔索和配重；

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，兩根被動柔索，其一端分別與末端執行器連接，形成兩個連接點，另一端跨過定滑輪以相同方向纏繞后固定在滾筒的兩端；

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，兩個定滑輪固定于地基上，并保證兩定滑輪固定后的連線與兩根被動柔索在末端執行器的兩個連接點之間的連線平行且距離相等；

所述配重通過配重柔索懸掛在滾筒上，用于平衡末端執行器的受力。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，配重柔索的一端與配重相連，另一端纏繞后固定在滾筒的中間位置，且纏繞方向與被動柔索的纏繞方向相反。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，配重的重量根據防轉動機構的受力情況確定，即配重應使得每根被動柔索對末端執行器的拉力不小于末端執行器自身重力的20％。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，防轉動機構的安裝數量及位置根據末端執行器需要防止轉動的工作狀態來確定。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，對于需要防止末端執行器在一個方向上的轉動的情況，只需安裝一套防轉動機構，安裝時要使防轉動機構的被動柔索在末端執行器形成的連接點與兩定滑輪的固定點所構成的平面與該方向垂直。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，對于需要防止末端執行器在兩個方向上的轉動的情況，則需按對稱結構安裝兩套防轉動機構，所安裝的兩套防轉動機構的被動柔索在末端執行器形成的連接點與兩定滑輪的固定點所構成的平面在這兩個方向上的投影都為平行四邊形，以平衡末端執行器的受力，以防止末端執行器在這兩個方向上的轉動。

上述帶有防轉動機構的索牽引并聯機器人裝置，其特征在于，對于末端執行器在執行任務的過程中只能平動的情況，則安裝三組或者三組以上的防轉動機構，且各套防轉動機構的被動柔索在末端執行器形成的連接點與兩定滑輪的固定點所構成的平面在空間兩兩異面，以防止末端執行器運行過程中在空間各個方向的轉動。