[發明專利]一種雙側繩輪驅動的機器人關節裝置

有效

• 申請號: 201610128514.4
• 申請日: 2016-03-08
• 公開（公告）號: CN105643658B
• 公開（公告）日: 2017-06-27
• 發明（設計）人: 宋遒志;王鑫;黃坤;郭超越;陳科仲;周世通
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02
• 代理公司: 北京理工大學專利中心11120
• 代理人: 仇蕾安,楊志兵

技術領域

發明涉及一種及機器人關節裝置，具體涉及一種繩輪驅動的機器人關節裝置，屬于機器人技術領域。

背景技術

現在機器人領域采用液壓缸驅動技術的關節驅動方式有直接驅動和繩輪驅動等幾種，其中直接驅動方式是將液壓缸兩端直接連接在關節的兩部分進行直接驅動，繩輪驅動方式(如美國雷神公司的發明專利CN200980142653.0)采用一對或多對液壓缸同時驅動一個繩輪，進而驅動關節運動。

直接驅動方式在關節運動到某些角度時所占的空間較大，并且所提供的力矩曲線起伏較大。繩輪驅動方式由于采用一對或多對液壓缸同時驅動一個繩輪，所以橫向尺寸較大，整個關節所占的空間較大。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種雙側繩輪驅動的機器人關節裝置，能夠有效解決機器人關節尺寸大、力矩曲線起伏大等問題。

所述的雙側繩輪驅動的機器人關節裝置，其特征在于，包括：上連接體、驅動部件A、下連接體、驅動部件B和關節.

所述關節包括關節軸套、關節左側板和關節右側板；所述關節軸套與關節左側板、關節右側板及下連接體配合形成鉸接自由度；所述驅動部件A和驅動部件B分別用于驅動下連接體繞關節向兩個相反方向轉動.

所述下連接體一側圓周面的中間位置加工有繩槽A，在與其相對側的關節左側板、關節右側板上分別設置有關節左側板繩槽和關節右側板繩槽.

所述驅動部件A包括：液壓缸A、上連接筒和柔性繩A；所述液壓缸A固定安裝在所述上連接體內的安裝槽中，所述柔性繩A的一端通過上連接筒與液壓缸A的活塞相連，另一端依次繞過換向輪A和繩槽A與固定在下連接體上的繩銷相連；所述換向輪A的軸線平行于關節軸套的軸線.

所述驅動部件B包括：液壓缸B、下連接筒、左柔性繩B和右柔性繩C；所述液壓缸B固定安裝在所述下連接體內的安裝槽中，所述下連接筒與液壓缸B的液壓桿相連，下連接筒沿液壓缸B液壓桿的軸向設置有兩個平行的連接端，分別為左連接端和右連接端；所述左柔性繩B的一端與下連接筒的左連接端相連，另一端依次繞過換向輪B和關節左側板繩槽后固定在關節左側板上的固定孔內；所述右柔性繩C的一端與下連接筒的右連接端相連，另一端依次繞過換向輪C和關節右側板繩槽后固定在關節右側板上的固定孔內；所述換向輪B和換向輪C的軸線在同一直線上，均平行于關節軸套的軸線。

在所述下連接體繞關節轉動的兩個方向上分別設置有用于限制其轉動角度的限位結構。所述限位結構具體為：在所述上連接體與所述關節連接端的端部，安裝換向輪A一側加工有凸起A，通過所述凸起A限制所述下連接體在所述驅動部件A的驅動下繞關節轉動的角度；

在所述上連接體與所述關節連接端的端部，安裝換向輪A的相對側有加工有倒角平面，所述下連接體上與之對應的位置加工有凸起B，所述倒角平面和凸起B配合限制所述下連接體在所述驅動部件B的驅動下繞關節轉動的角度。

在所述關節軸套中安裝有測量其轉動角度的角度編碼器。

有益效果：

(1)下連接體兩個方向的轉動分別通過兩個液壓缸驅動，并將驅動液壓缸分別布置在上臂和下臂內部，結構緊湊，與傳統的繩輪驅動方式相比顯著減小了關節的橫向尺寸。

(2)通過改變關節左側板繩槽、關節右側板繩槽及繩槽A的軌跡形狀能夠實現不同的力矩曲線，以滿足不同使用情況。

附圖說明

圖1為該關節裝置的整體結構示意圖；

圖2為該關節裝置的內部結構示意圖；

圖3為驅動部件A的連接示意圖；

圖4為驅動部件B的連接示意圖。

其中：1-上臂、4-液壓缸A、5-上連接筒、6-柔性繩A、7-關節左側板、8-關節右側板、9-關節軸套、10-下臂、13-液壓缸B、14-下連接筒、15-左柔性繩B、16-右柔性繩C、18-換向輪A、19-換向輪B、20-換向輪C、21-上臂凸起、22-上臂倒角平面、23-下臂凸起

具體實施方式

下面結合附圖并舉實施例，對本發明進行詳細描述。

本實施例提供一種雙側繩輪驅動的機器人臂部關節裝置，該裝置結構緊湊，與傳統的繩輪驅動方式相比顯著減小了關節的橫向尺寸。

該關節裝置的整體結構如圖1和圖2所示，包括上臂1、驅動部件A、下臂10、驅動部件B和關節。所述關節包括關節軸套9、關節左側板7和關節右側板8。