[發明專利]防索虛牽裝置及包含該裝置的冗余驅動并聯機器人

有效

• 申請號: 201710008132.2
• 申請日: 2017-01-05
• 公開（公告）號: CN106826816B
• 公開（公告）日: 2019-03-22
• 發明（設計）人: 邵珠峰;鄧豪;王立平;唐曉強;尤政;張兆坤;陳煉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B25J9/16
• 分類號: B25J9/16;B25J9/08;B25J9/00;B25J19/02
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明涉及并聯裝置技術領域，尤其涉及一種防索虛牽的裝置及包含該裝置的冗余驅動并聯機器人。

背景技術

索并聯機構的研究與應用起源于上世紀80年代末期，是并聯機構中的一種特殊柔性機構，其驅動支鏈為柔性索。索并聯機構相較于剛性桿支撐并聯機構，具有結構簡單，工作空間大，高負載能力，易拆裝，可重組，模塊化程度高和運動速度快等優點。

然而，由于繩索只能承受拉力無法承受壓力，索并聯機構的構型受到諸多限制。為了保證繩索的終端運動的完全約束，繩索的數量必須多于終端自由度數目，從而引入冗余驅動和索虛牽的問題。索處于虛牽狀態時，容易導致索的張力極不均勻，控制困難。目前，解決這個問題有兩種辦法：一是讓繩索成對拉結構，以保證繩索始終張緊；二是在控制系統中加入索力檢測和調整模塊。前者繩索較多不利于應用，后者常采用力傳感器解決這個問題，但這個方法接線復雜，需要考慮安裝位置，且費用較高，需要專門的供電線路對力傳感器進行供電。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種防索虛牽的裝置及包含該裝置的冗余驅動并聯機器人，通過霍爾器件對索力的檢測，相對于現有技術，模塊化程度高，結構簡單可靠，安裝實施方便。

為了實現上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種防索虛牽裝置包括外殼、彈簧、霍爾器件、永磁體以及由鐵磁材料制成的內筒；所述內筒上設有一檢測缺口；所述彈簧的上、下兩端都系在索上，彈簧的長度隨著索的張緊力的增大同步增長；彈簧可導電，其上端與外殼固結，下端與內筒固結；內筒部分置于外殼內，隨著彈簧的伸長與壓縮，內筒相對外殼上下滑動；所述外殼上固設有霍爾器件，霍爾器件背面設置一個永磁體；霍爾器件通過檢測缺口的位置變化而識別索的張緊程度。

作為本發明的改進，一種防索虛牽裝置還包括充電模塊，彈簧可以導電，并且彈簧上設有導線和充電模塊，三者形成閉合的導線回路；索的索力變化帶來彈簧的伸長與壓縮，彈簧的伸長與壓縮會切割磁力線而形成電流，此電流給充電模塊充電；充電模塊供電給霍爾器件。

作為本發明的進一步改進，所述外殼上設置有至少兩組霍爾器件，其中第一組的安裝位置對應索力為最小張緊力時檢測缺口的位置，第二組的安裝位置對應索力為允許最大值時檢測缺口的位置。

作為本發明的進一步改進，所述外殼上設置有四組霍爾器件。

本發明還提供了一種包含防索虛牽裝置的冗余驅動并聯機器人，包括終端動平臺，多組帶驅動的索，其特征在于：每組索上均串聯有一個防索虛牽裝置。

與現有技術相比，本發明具有如下特點：

本發明采用霍爾器件，霍爾器件是一種基于霍爾效應的磁傳感器，具有許多優點，它們的結構牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕，本發明通過霍爾器件對索力進行檢測，相對于，模塊化程度高，結構簡單可靠，安裝實施方便，而且可以利用可導電的彈簧的伸縮運動切割磁力線產生電力并給充電模塊充電，充電模塊進而供電給霍爾器件，從而檢測索力變化時不需要外界電源參與，特別適合安裝環境復雜多變的情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是一種防索虛牽裝置的結構示意圖；

圖2是一種可自供電的防索虛牽裝置的結構示意圖；

圖3是包含防索虛牽裝置的冗余驅動并聯機器人的結構示意圖；

圖中：1-終端動平臺，2-索，3-防虛牽裝置，31-導線，32-充電模塊，33-外殼，34-彈簧，35-霍爾器件，36-永磁體，37-內筒，371-檢測缺口。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。