[發(fā)明專利]一種繩驅機器人及驅動方法

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• 申請日: 2021-05-28
• 公開（公告）號: CN113103220A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設計）人: 徐航
• 申請（專利權）人: 宿州賽爾沃德物聯(lián)網科技有限公司
• 主分類號: B25J9/10
• 分類號: B25J9/10;B25J9/12
• 代理公司: 北京高航知識產權代理有限公司 11530
• 代理人: 李浩

本發(fā)明公開了一種繩驅機器人，機器人的身軀架體內安裝，由若干伺服電機以陣列方式布置形成的伺服電機陣列，對應伺服電機陣列安裝的聯(lián)軸器陣列和滾珠絲杠陣列，以及固定滾珠絲杠的軸承陣列；每個伺服電機對應驅動設置在滾珠絲桿上的絲桿螺母做獨立往復運動，安裝在絲杠螺母上的牽引板，牽引板連接牽引繩機構的環(huán)形牽引繩往復運動，環(huán)形牽引繩帶動安裝在機器人運動關節(jié)處的驅動槽輪旋轉帶動運動肢的旋轉運動。本發(fā)明通過陣列排放的伺服電機和滾珠絲杠與牽引繩機構配合，可節(jié)省空間和重量，采用動力輸出集中布置，可以大大減少機械肢體上的電機布置，使整體結構簡化，從而減輕機械肢體，如機械臂的重量和體積，增加末端負載。

技術領域

本發(fā)明涉及一種繩驅機器人，屬于機器人技術領域。

背景技術

現(xiàn)有仿人機器人的關節(jié)大多為電機加減速機或同步帶等傳動控制，電機和減速機等部件很多都在關節(jié)上或手臂上，由于受限于機器人外形尺寸，所選用電機功率不可能很大，這就導致了機器人末端負載能力大大減小。另外，還有少數(shù)機器人的關節(jié)采用液壓傳動控制，而液壓傳動有泄漏問題，且裝配過程中加油麻煩。

要使得仿人機器人更加靈活，重量輕，且負載能力強，現(xiàn)有技術無法完成，需要繼續(xù)創(chuàng)新。

發(fā)明內容

為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種繩驅機器人，可以大大減少機械臂上的電機布置，從而減輕機械臂重量和減小體積，增加末端負載。

為了實現(xiàn)上述技術目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種繩驅機器人，機器人的身軀架體內安裝，由若干伺服電機以陣列方式布置形成的伺服電機陣列，對應伺服電機陣列安裝的聯(lián)軸器陣列和滾珠絲杠陣列，以及固定滾珠絲杠的軸承陣列；每個伺服電機對應驅動設置在滾珠絲桿上的絲桿螺母做獨立往復運動，安裝在絲杠螺母上的牽引板，牽引板連接牽引繩機構的環(huán)形牽引繩往復運動，環(huán)形牽引繩帶動安裝在機器人運動關節(jié)處的驅動槽輪旋轉帶動運動肢的旋轉運動。

進一步的，所述身軀架體由電機固定板、絲桿固定板、繩管固定板和框架組成，在絲桿固定板和繩管固定板之間設置與滾珠絲杠陣列平行并對應設置的導柱陣列，牽引板通過直線軸承安裝在導柱上，沿導柱滑動。

進一步的，所述牽引繩機構包括牽引繩、換向槽輪、繩管、關節(jié)處的驅動槽輪、螺紋張緊器，牽引繩繞過換向槽輪和關節(jié)處的驅動槽輪形成閉環(huán)，牽引繩兩個端頭分別固定在牽引板上，繩管和螺紋張緊器套在牽引繩外面限制牽引繩的長度并使牽引繩張緊，消除往復間隙。

更進一步的，所述驅動槽輪上設置缺口，與安裝在其上的繩固定器配合，使牽引繩能驅動槽輪,環(huán)形繩機構用兩個驅動槽輪有效避免繩驅往復傳動的回差。

更進一步的，所述驅動槽輪為中空結構，利于下部管線穿過。

進一步的，所述身軀架體上還安裝有一對胸大肌繩缸機構和肩軸電機及減速機，胸大肌繩缸一端通過球頭與繩管固定板連接，另一端通過大角度球頭與肩殼體連接，肩殼體與肩軸鉸接，用于驅動大臂的外展運動，大臂自旋運動依靠牽引繩牽引固定在大臂頂端的驅動槽輪運動，肩軸電機通過減速機帶動大臂做旋轉運動，且與胸大肌繩缸機構并聯(lián)驅動大臂實現(xiàn)全自由度運動。

更進一步的，所述大臂與肩殼體通過交叉滾子軸承連接。

更進一步的，所述胸大肌繩缸機構包括胸大肌繩缸、胸肌牽引繩、胸肌活塞桿、繩缸活塞、繩缸直線軸承、胸肌繩管，其中胸大肌繩缸為側開孔缸體或槽體，胸肌繩管固定在胸大肌繩缸的兩端蓋上，繩缸直線軸承固定在胸大肌繩缸輸出端，胸肌活塞桿穿過繩缸直線軸承，在胸大肌繩缸內往復滑動，胸大肌牽引繩與繩缸活塞相對固定，并牽引繩缸活塞帶動胸肌活塞桿往復運動；大臂通過在大臂內安裝的肘關節(jié)槽輪連接小臂連接件，肘關節(jié)槽輪上套接小臂驅動繩，在小臂驅動繩穿在繩管內，通過螺旋張緊器調節(jié)。