[發(fā)明專利]一種基于繩驅(qū)動的可重構(gòu)冗余機(jī)械臂

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911301394.3
• 申請日: 2019-12-17
• 公開（公告）號: CN110900592B
• 公開（公告）日: 2021-06-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹政才;居仁杰;劉天龍;胡標(biāo);周萌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J17/00;B25J18/00
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種基于繩驅(qū)動的可重構(gòu)冗余機(jī)械臂，其特征在于：整個冗余機(jī)械臂由多個關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)單元提供多自由度組成，該關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)單元由第一關(guān)節(jié)、第二關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)連接組成，第一關(guān)節(jié)和第二關(guān)節(jié)連接組合在一起，第二關(guān)節(jié)和第三關(guān)節(jié)連接組合在一起，各個關(guān)節(jié)間通過線繩連接；

各個關(guān)節(jié)的連接處用外螺紋型軸承對兩側(cè)耳軸進(jìn)行固定，從而在每個關(guān)節(jié)的連接處實現(xiàn)單自由度旋轉(zhuǎn)副的添加，伸縮耳軸間不具有連桿，第一關(guān)節(jié)的連接處外側(cè)包覆有內(nèi)嵌彈簧的硅膠制波紋管；

各個關(guān)節(jié)處包含關(guān)節(jié)外殼左側(cè)、關(guān)節(jié)外殼右側(cè)、關(guān)節(jié)外殼與布線圓盤固定螺紋孔、耳軸伸縮卡槽、耳軸軸向運動定位槽、高精度軸承定位凹槽、電機(jī)固定凹槽和關(guān)節(jié)外殼固定螺紋孔；關(guān)節(jié)外殼左側(cè)與關(guān)節(jié)外殼右側(cè)通過電機(jī)固定凹槽處軸向同心配合，通過關(guān)節(jié)外殼固定螺紋同心配合進(jìn)行固定。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于繩驅(qū)動的可重構(gòu)冗余機(jī)械臂，其特征在于：電機(jī)的輸出端與第一錐形齒輪內(nèi)側(cè)同心配合并通過頂絲進(jìn)行固定，第二錐形齒輪內(nèi)側(cè)與傳動絲桿進(jìn)行同心配合并進(jìn)行頂絲固定；第一錐形齒輪與第二錐形齒輪通過齒輪嚙合，傳動絲桿兩側(cè)均有螺紋，傳動螺母通過內(nèi)側(cè)螺紋與傳動絲桿進(jìn)行螺紋配合，第一關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)具有相同傳動機(jī)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于繩驅(qū)動的可重構(gòu)冗余機(jī)械臂，其特征在于：第二關(guān)節(jié)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)總裝配結(jié)構(gòu)中，關(guān)節(jié)外殼內(nèi)側(cè)高精度軸承定位凹槽與高精度軸承進(jìn)行定位同心配合，傳動絲桿通過高精度軸承與外殼左側(cè)與外殼右側(cè)進(jìn)行同心配合，實現(xiàn)傳動絲桿與外殼的軸向定位，伸縮耳軸與傳動螺母通過第一固定螺栓進(jìn)行配合固定，伸縮耳軸兩端與耳軸伸縮卡槽進(jìn)行配合固定，且通過與耳軸軸向運動定位槽配合實現(xiàn)了伸縮耳軸的軸向運動，布線圓盤與關(guān)節(jié)外殼端面螺紋孔通過第二固定螺栓進(jìn)行固定，第一關(guān)節(jié)、第三關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)的裝配方式相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于繩驅(qū)動的可重構(gòu)冗余機(jī)械臂，其特征在于：在整個關(guān)節(jié)重構(gòu)變形流程中，關(guān)節(jié)內(nèi)部的傳動流程為電機(jī)帶動第一錐形齒輪轉(zhuǎn)動，第一錐形齒輪與第二錐形齒輪的齒輪嚙合并帶動傳動絲桿轉(zhuǎn)動，在傳動螺母的作用下實現(xiàn)轉(zhuǎn)動運動與直線運動之間的聯(lián)動，傳動螺母帶動伸縮耳軸進(jìn)行直線運動，關(guān)節(jié)外殼的伸縮卡槽與定位槽限制了伸縮耳軸的轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)冗余臂關(guān)節(jié)的耳軸重構(gòu)伸縮切換。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于繩驅(qū)動的可重構(gòu)冗余機(jī)械臂，其特征在于：在實際工作中，當(dāng)需求高剛度與控制精度時，耳軸呈收縮形態(tài)，關(guān)節(jié)連接處間隙小，當(dāng)需求更大關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角與工作空間時，耳軸呈伸展形態(tài)，關(guān)節(jié)連接處間隙大；冗余臂的兩種形態(tài)間能夠針對不同工況切換冗余臂構(gòu)型。