[發(fā)明專利]多自由度繩驅(qū)剛性機械臂

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011225322.8
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112192558A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曾林旺
• 申請（專利權(quán)）人: 北京仙進(jìn)機器人有限公司
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了多自由度繩驅(qū)剛性機械臂，其特征在于，包括基座、關(guān)節(jié)部分和繩驅(qū)部分組成，所述關(guān)節(jié)部分包括n個執(zhí)行關(guān)節(jié)組，n為大于2的整數(shù)，所述繩驅(qū)部分包括n?1組驅(qū)動繩組，每個關(guān)節(jié)組對應(yīng)一組驅(qū)動繩組件，所述繩驅(qū)部分第i組左右驅(qū)動繩用于驅(qū)動所述關(guān)節(jié)部分第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿獨立運動，i為1至n?1的整數(shù)。本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用繩驅(qū)技術(shù)與渦輪蝸桿的結(jié)合實現(xiàn)機械臂剛性及多個自由度，關(guān)節(jié)之間之間由渦輪蝸桿直接驅(qū)動，渦輪蝸桿既實現(xiàn)了兩個關(guān)節(jié)之間的自鎖及剛性，同時蝸桿驅(qū)動渦輪減速增矩，極大降低了驅(qū)動關(guān)節(jié)運動時驅(qū)動繩的輸入力矩，同時也降低了驅(qū)動繩對所經(jīng)過關(guān)節(jié)的作用力，使得機械臂自由度增加不受限制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械人領(lǐng)域、手術(shù)機器人領(lǐng)域，尤其涉及多自由度繩驅(qū)剛性機械臂。

背景技術(shù)

在機器人領(lǐng)域，通常在機械臂關(guān)節(jié)處放置電機及減速器，以實現(xiàn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動，這導(dǎo)致機械臂外形笨重、自身負(fù)載重、體積大，成本高。

在一些特種領(lǐng)域，如手術(shù)機器人領(lǐng)域，機械臂如要進(jìn)入人體工作，這對機械臂外形尺寸要求很高，同時也對機械臂工作力矩輸出要求很高，具體在腹腔鏡手術(shù)機器人領(lǐng)域，芬奇手術(shù)機器人其持械臂關(guān)節(jié)驅(qū)動采用繩驅(qū)技術(shù)連接，在持械臂工作時驅(qū)動繩需保持張緊狀態(tài)，以保證持械臂的剛性和傳動精度，這對驅(qū)動繩的要求也大大提高，同時驅(qū)動繩對所經(jīng)過的關(guān)節(jié)有較大作用力，這也導(dǎo)致持械臂末端無法保持或輸出較大力矩，關(guān)節(jié)自由度數(shù)量也受到受限，且關(guān)節(jié)加工復(fù)雜，成本高昂。

因此，本申請人經(jīng)過銳意研究，現(xiàn)提出多自由度繩驅(qū)剛性機械臂的技術(shù)方案。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述背景技術(shù)中提出的問題，本發(fā)明公開了多自由度繩驅(qū)剛性機械臂，包括基座、關(guān)節(jié)部分和繩驅(qū)部分組成，所述關(guān)節(jié)部分包括n個執(zhí)行關(guān)節(jié)組，n為大于2的整數(shù)，在第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)組包括第i執(zhí)行關(guān)節(jié)、第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿安裝軸、第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿、第i+1執(zhí)行關(guān)節(jié)渦輪安裝軸、第i+1執(zhí)行關(guān)節(jié)渦輪左定位套、第i+1執(zhí)行關(guān)節(jié)右定位套，其中第i+1個執(zhí)行關(guān)節(jié)首端通過第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)渦輪安裝軸與第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)的末端鉸接，所述第i+1個執(zhí)行關(guān)節(jié)首端設(shè)置有渦輪，所述i為1至n-1的整數(shù)；

所述繩驅(qū)部分包括n-1組驅(qū)動繩，每個關(guān)節(jié)包括一組驅(qū)動繩組，在第i組驅(qū)動繩組包括第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩固定套，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩固定套；

所述繩驅(qū)部分第i組驅(qū)動繩組的第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩、第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩于驅(qū)動所述關(guān)節(jié)部分第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿獨立運動，所述第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)組蝸桿驅(qū)動與之嚙合傳動的第i+1個執(zhí)行關(guān)節(jié)首端設(shè)置的渦輪轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)各關(guān)節(jié)獨立運動。

所述第i組驅(qū)動繩組，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩一端固定于第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩固定套內(nèi)，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩固定套固定于第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿左側(cè)，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)左驅(qū)動繩順時針繞卷在第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿左側(cè)， 第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩一端固定于第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩固定套內(nèi)，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩固定套固定于第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿右側(cè)，第i執(zhí)行關(guān)節(jié)右驅(qū)動繩順時針繞卷在第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿右側(cè)。

所述關(guān)節(jié)部分第i+1執(zhí)行關(guān)節(jié)首端端加工成多個渦輪齒輪，并在渦輪齒輪轉(zhuǎn)軸處設(shè)置有通孔。

所述關(guān)節(jié)部分第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)末端端設(shè)置有的鉸接孔。

所述關(guān)節(jié)部分第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)鉸接孔一端的下方設(shè)置有空間垂直的貫穿孔。

所述關(guān)節(jié)部分第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)鉸接孔一端下方的設(shè)置為中空結(jié)構(gòu)。

所述第i執(zhí)行關(guān)節(jié)蝸桿兩端設(shè)置有通孔，驅(qū)動繩通過驅(qū)動繩固定套安裝在蝸桿通孔內(nèi)。

所述關(guān)節(jié)部分第i個執(zhí)行關(guān)節(jié)軸向設(shè)置有多個穿線孔。