[發明專利]一種繩索驅動的機器人

有效

• 申請號: 201911038593.X
• 申請日: 2019-10-29
• 公開（公告）號: CN110815178B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發明（設計）人: 趙永杰;唐清瓊;苑飛飛
• 申請（專利權）人: 汕頭大學
• 主分類號: B25J9/00
• 分類號: B25J9/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 朱繼超

本發明公開了一種繩索驅動的機器人，包括靜平臺、設置于靜平臺上方的動平臺，靜平臺與動平臺之間連接有上連桿與下連桿，靜平臺上圓周陣列設置有三組繩索驅動支鏈，繩索驅動支鏈包括傳動繩、電機、收線輪盤、支撐架、第一槽輪、伸縮桿、第二槽輪，電機設置于靜平臺上，電機驅動收線輪盤轉動，第一槽輪轉動連接于支撐架上，第二槽輪轉動連接于伸縮桿上，傳動繩依次繞過收線輪盤、第一槽輪與第二槽輪，任一組繩索驅動支鏈內的傳動繩的兩端分別通過轉向結構連接于動平臺的兩側，轉向結構包括擋板、連接桿、第三槽輪，本發明在驅動上實現了非冗余驅動，具有結構簡單、工作空間大、運動慣量小的特點。

技術領域

本發明涉及一種機器人，尤其涉及一種繩索驅動的機器人。

背景技術

繩索驅動并聯機器人是采用輕質的繩索全部或部分地替代剛性桿進行驅動，區別于傳統剛性桿驅動的并聯機器人，具有結構簡單、重量輕、運動慣量小、工作空間大等優點。相比于剛性桿支鏈，與細小繩索連接的鉸鏈或轉動副不僅轉動角度大，還降低了發生干涉的幾率，能夠實現高速運動。

由于繩索只能承受拉力而不能承受壓力的特性，故完全采用繩索驅動的傳統機器人要實現n個自由度至少需要n+1根驅動繩索，即采用繩索驅動的不完全約束并聯機器人一般為冗余驅動。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種繩索驅動的機器人，能夠在驅動上實現非冗余驅動。

本發明解決其技術問題的解決方案是：一種繩索驅動的機器人，包括靜平臺、設置于所述靜平臺上方的動平臺，所述靜平臺與所述動平臺之間連接有上連桿與下連桿，所述動平臺轉動連接于所述上連桿的上端，所述上連桿的下端通過第一聯軸器連接于所述下連桿的上端，所述下連桿的下端固定連接于所述靜平臺上，所述動平臺的旋轉軸線沿豎直方向設置，所述靜平臺上圓周陣列設置有三組繩索驅動支鏈，所述繩索驅動支鏈包括傳動繩、電機、收線輪盤、支撐架、第一槽輪、伸縮桿、第二槽輪，所述電機、所述支撐架與所述伸縮桿設置于所述靜平臺上，所述電機驅動所述收線輪盤轉動，所述第一槽輪轉動連接于所述支撐架上，所述第二槽輪轉動連接于所述伸縮桿上，所述收線輪盤、第一槽輪、第二槽輪的旋轉軸線相互平行，所述傳動繩依次繞過所述收線輪盤、第一槽輪與第二槽輪，任一組所述繩索驅動支鏈內的所述傳動繩的兩端分別通過轉向結構連接于所述動平臺的兩側，所述轉向結構包括設置于所述動平臺上的擋板、設置于所述動平臺上的連接桿、轉動連接于所述連接桿上的第三槽輪，所述第三槽輪的旋轉軸線與所述上連桿相交，該組所述繩索驅動支鏈內的傳動繩端部繞過所述第三槽輪后固定連接于所述擋板上，其余兩組所述繩索驅動支鏈內的所述傳動繩的兩端分別固定連接于所述動平臺的兩側。

根據本發明實施例的一種繩索驅動的機器人，至少具有如下有益效果：在靜平臺上均勻設置有有三組繩索驅動支鏈，啟動電機，電機帶動收線輪盤轉動，在傳動繩通過轉向結構連接于動平臺的一組繩索驅動支鏈中，收線輪盤拉緊傳動繩，傳動繩的一端在第三槽輪的導向下，將動平臺與傳動繩的連接處沿切線方向拉，使得動平臺繞上連桿轉動，在傳動繩固定連接于動平臺的兩組繩索驅動支鏈中，電機同樣帶動收線輪盤轉動從而拉緊傳動繩，由于動平臺受動的拉力沿傳動繩的方向傳遞，從而動平臺帶動上連桿在第一聯軸器處可實現兩個自由度上的擺動，如需要復位時則使電機反轉即可，如此三個繩索驅動支鏈的相互配合可使動平臺實現三個轉動自由度，在驅動上實現了非冗余驅動，具有結構簡單、工作空間大、運動慣量小、造價低廉、易于安裝與維護等特點，可用于運動模擬、位置跟蹤、射電望遠鏡、海底打撈、醫療康復以及風洞飛機系統等方面。

根據本發明的一些實施例，除連接于所述轉向結構以外的兩組所述繩索驅動支鏈內的所述傳動繩通過第二聯軸器固定連接于所述動平臺上。可減少繩索的彎曲磨損與繩索自旋的影響。

根據本發明的一些實施例，在設置有所述轉向結構的所述繩索驅動支鏈中，所述電機通過第三聯軸器連接于所述靜平臺上。可減少繩索與電機輪盤之間的磨損。

根據本發明的一些實施例，所述第一聯軸器、第二聯軸器、第三聯軸器均為虎克鉸。