[實用新型]一種繩驅動機械臂關節的解耦機構

有效

• 申請號: 201820371714.7
• 申請日: 2018-03-19
• 公開（公告）號: CN208084376U
• 公開（公告）日: 2018-11-13
• 發明（設計）人: 王堯堯;趙錦波;彥飛;李彬彬;田波;華達人;陳柏;吳洪濤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B25J17/02
• 分類號: B25J17/02;B25J9/10
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

本實用新型公開了一種繩驅動機械臂關節的解耦機構，在該解耦機構中，主動輪和解耦繩索驅動輪與關節連桿固連，機械臂前臂上的滑槽限制滑梁作上下移動，利用后端關節驅動繩索的過渡輪的直徑是解耦繩索驅動輪直徑的兩倍，實現當前關節轉動時滑梁的位移是后端關節驅動繩索末端位移的1/2。這樣，因當前關節轉動而引起的后端關節驅動繩索末端位移就和滑梁的上下移動引起的后端關節驅動繩索末端位移相互抵消。經過解耦機構后的驅動繩索與關節連桿之間無相對位移，從而實現前后關節之間的運動解耦。本實用新型的解耦機構可以工作在0°至300°范圍內，工作范圍大、結構簡單、緊湊，增加過渡輪及相應的導向滑輪個數，能夠解耦更多的后端關節。

技術領域

本實用新型涉及機械驅動領域，尤其涉及一種繩驅動機械臂關節的解耦機構。

背景技術

傳統機械臂大都將驅動器電機直接安裝在關節處，這使得機械臂的體積質量大、轉動慣量大、結構復雜、負載自重比低。

繩驅動技術采用繩索遠程傳遞運動和力，實現對關節轉動的控制，因而能夠將全部的驅動單元安裝在基座上。由于傳動繩索很輕，且驅動單元外置，所以機械臂的結構得到了很大的簡化，質量和轉動慣量以及體積都得到了大幅度的降低，從而很好地解決了傳統機械臂存在的問題，但同時也帶來了關節之間的耦合問題。

在繩驅動串聯機械臂中，由于前端關節的轉動會引起穿過前端關節的后端關節驅動繩索在過渡輪上纏繞量的變化，從而對后端關節產生一個附加的運動，即兩個關節的運動不獨立。

目前針對這種耦合的解耦方法主要有采用控制算法進行主動解耦和設計解耦機構進行解耦兩種，算法解耦會隨著關節的增多，其復雜度會大大增加，且對于前端關節是回轉關節的，前后關節之間的運動耦合是非線性的，也就難以通過控制算法進行主動解耦；采用套索結構，不存在運動耦合，但是驅動繩索與套索之間為滑動摩擦，不僅摩擦力大，且存在死區、間隙、遲滯等非線性特性，機械臂的控制精度難以保證。

發明內容

為解決現有解耦結構存在的問題，本實用新型提出一種繩驅動解耦機構以解決繩驅動串聯機械臂各關節之間的運動耦合問題，該解耦機構結構簡單可靠，工作范圍大，摩擦力小。

本實用新型的技術方案為：

一種繩驅動機械臂關節的解耦機構，所述的機械臂結構包括：前臂、后臂、并排布置且與后臂固定連接的兩定位桿一、與前臂固定連接的兩兩一組、并排布置的定位桿二和定位桿三以及單獨的定位桿四；

所述解耦機構包括導向滑輪組五、過渡輪、解耦組件、導向滑輪組三和后端關節驅動繩索，所述過渡輪至少包括過渡輪一，所述后端關節驅動繩索至少包括后端關節驅動繩索左段和后端關節驅動繩索右段；

所述導向滑輪組五由導向滑輪五套在所述定位桿一上組成，每一定位桿一上套至少一個導向滑輪五，所述導向滑輪五至少包括第一導向滑輪五和第二導向滑輪五；

所述解耦組件自上而下依次包括：解耦部件一、導向滑輪組四、解耦部件二、導向滑輪組一；

所述解耦部件一由主動輪、解耦繩索驅動輪一和解耦繩索驅動輪二依次固定連接在關節連桿上所組成；

所述過渡輪一套在所述關節連桿上，且在所述解耦繩索驅動輪一和所述解耦繩索驅動輪二之間；

所述導向滑輪組四由導向滑輪四套在所述定位桿二上組成，每一定位桿二上套至少三個導向滑輪四，所述導向滑輪四至少包括：第一導向滑輪四、第二導向滑輪四、第三導向滑輪四、第四導向滑輪四、第五導向滑輪四和第六導向滑輪四；

所述解耦部件二由并排布置的位移補償裝置一和位移補償裝置二組成，所述位移補償裝置一由固定塊一、至少一個導向滑輪二和固定塊三依次連接在滑梁一上組成，所述位移補償裝置二由固定塊二、至少一個導向滑輪二和固定塊四依次連接在滑梁二上組成，所述導向滑輪二至少包括第一導向滑輪二和第二導向滑輪二；