[發(fā)明專利]一種繩驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人單元機(jī)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910708538.0
• 申請日: 2019-08-01
• 公開（公告）號: CN112296992A
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 梁梓恒
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J15/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明為一種繩驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)器人，專利屬于多關(guān)節(jié)機(jī)器人技術(shù)研究領(lǐng)域。主要解決當(dāng)今主流關(guān)節(jié)機(jī)械臂以下問題：1.采用電機(jī)，減速機(jī)，傳送帶等部件造成的體積大，“不能小”的問題。2.采用電機(jī)和減速機(jī)造成的關(guān)節(jié)荷重大，關(guān)節(jié)增加有限制，“不能多”的問題。3.關(guān)節(jié)電機(jī)，減速機(jī)多，元件貴，“不能省”的問題。技術(shù)方案：關(guān)節(jié)單元采取在穿線滑輪上面固定機(jī)械臂的方式，鋼繩固定在滑輪上，拉動關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動，帶動小臂擺動。關(guān)節(jié)單元分水平平面轉(zhuǎn)動垂直轉(zhuǎn)動兩種。水平平面轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)，滑輪面與小臂面平行，在平行平面上運動，2關(guān)節(jié)以上到達(dá)平面任意點位置。一種垂直平面運動，滑輪面與小臂垂直，在垂直面運動，與平面運動組合，到達(dá)球面任意點位置。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于關(guān)節(jié)機(jī)器人領(lǐng)域，具體為一種繩驅(qū)動，多維，多關(guān)節(jié)的機(jī)器人運動機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

目前機(jī)械臂多采取電機(jī)，減速機(jī)，旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)軸組成，這種機(jī)構(gòu)要求電機(jī)安裝在關(guān)節(jié)部位，荷重大，外觀不流暢，不利于多樣化外觀設(shè)計。同時精度要求相當(dāng)高，只適用于高要求工業(yè)場合，不利于批量生產(chǎn)和平民化。

目前已經(jīng)公開的資料中，陶俊，袁建軍等人的《用于機(jī)械臂的鋼絲繩傳動機(jī)構(gòu)，公開號CN1995777A》對鋼絲繩傳動進(jìn)行了有益的探索,未應(yīng)用于機(jī)械臂，莊德勝的《一種繩驅(qū)動的多關(guān)節(jié)機(jī)器人》提供完整的解決方案，偏重于一種具體的應(yīng)用的實用新型，未能普遍適用所有領(lǐng)域，不能發(fā)揮繩驅(qū)動機(jī)構(gòu)的靈活性和多樣性。

本發(fā)明針對繩驅(qū)動多關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)采取多維度，提出一種自由組合的機(jī)構(gòu)單元，可采用多種組合，適應(yīng)所有工業(yè)與民用領(lǐng)域，如管道，醫(yī)療，仿人等領(lǐng)域提供多樣化設(shè)計單元，適應(yīng)不同應(yīng)用場合，同時大大降低機(jī)器人的成本，實現(xiàn)機(jī)器人民用化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種多關(guān)節(jié)單元及其組合方式，解決民用機(jī)器人的標(biāo)準(zhǔn)化，小型化，多樣化與低成本的問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

機(jī)械臂基本組合是由z關(guān)節(jié)單元（1），y關(guān)節(jié)單元（2），x關(guān)節(jié)單元（3）,手掌（4）組成，每個軸臂都由關(guān)節(jié)和手臂組成。

關(guān)節(jié)單元由滾輪(201)，手臂(202) 和導(dǎo)線柱 (203)組成，拉動綁定在滾輪圓周上的點的超過1圈的鋼繩(901902)，手臂就會在平面上轉(zhuǎn)動，活動范圍±180度，覆蓋整個圓周。手臂上帶一個或兩個安裝桿(105)，裝在滾輪圓周上，讓手臂隨著關(guān)節(jié)做大圓周運動，按笛卡爾坐標(biāo)確定手指位置。

X關(guān)節(jié)單元（3）與Y關(guān)節(jié)單元（2）是一樣的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)線柱與關(guān)節(jié)垂直。Z關(guān)節(jié)單元（1）與XY單元不一樣的是，Z單元的關(guān)節(jié)與XY關(guān)節(jié)平面垂直，而且，XY關(guān)節(jié)（201）與手臂連接桿（204）與穿線孔垂直，而Z單元關(guān)節(jié)（101）與手臂連接桿（104）與穿線孔平行或成一直線。兩種單元方式，組合，形成互相垂直的兩個平面的球面運動。

機(jī)械臂基本組合由手指，Rθ平面XY兩軸活動單元和垂直該平面的Z軸Rθ面活動單元組成。手掌部分（4）由手掌關(guān)節(jié)單元（401，402）和手指部分(403，404)組成，由帶滾輪上，下兩手指(404)轉(zhuǎn)動，裝在平面活動單元末端。上下兩手指由鋼繩驅(qū)動手掌左右兩個滑輪轉(zhuǎn)動帶動，一左一右兩個滑輪，一正一反，相向運動，帶動上下兩個手指上下相向運動，夾取物品。

機(jī)械手基本單元由平面運動單元與球面運動關(guān)節(jié)兩部分組成。平面運動單元由兩個Rθ軸運動的關(guān)節(jié)組成，各由一個基本單元帶動，按笛卡爾坐標(biāo)運動，到達(dá)兩個運動臂組成的面域的任意點位置。兩個運動臂又安裝在垂直于運動臂平面轉(zhuǎn)動的關(guān)節(jié)上，沿著球面運動，半徑為手指到z軸根部距離，球面半徑可以由調(diào)節(jié)平面運動Rθ來調(diào)節(jié)。

穿繩方案有石墨滑動直接穿繩方式和V槽滑輪穿繩方式兩種。