[發(fā)明專利]一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)

在審

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• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114176852A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設計）人: 王班;王欣杰;張巨勇;董源;馮長水;帥學超;程智鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: A61F2/58
• 分類號: A61F2/58;A61F2/70
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 楊舟濤

1.一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)，其特征在于，包括機械手(9)、系繩收放模塊、信號轉(zhuǎn)換模塊、球電機驅(qū)動模塊和多自由度壓電球電機模塊；

機械手(9)的手腕關節(jié)與多自由度壓電球電機模塊相連，多自由度壓電球電機模塊與球電機驅(qū)動模塊相連，球電機驅(qū)動模塊通過信號轉(zhuǎn)換模塊與系繩收放模塊相連；系繩收放模塊的關節(jié)驅(qū)動信號通過信號轉(zhuǎn)換模塊進行信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送給球電機驅(qū)動模塊，球電機驅(qū)動模塊根據(jù)接收的信號驅(qū)動多自由度壓電球電機模塊，多自由度壓電球電機模塊進而驅(qū)動機械手(9)的手腕關節(jié)，球電機驅(qū)動模塊檢測多自由度壓電球電機模塊的位置信號并反饋回信號轉(zhuǎn)換模塊，信號轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)反饋信號對系繩收放模塊進行調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)手腕關節(jié)的控制。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)，其特征在于，所述的多自由度壓電球電機模塊包括限制圈(1)、定子支架(2)、預緊板簧(3)、行波定子(4)、陶瓷球(5)、下連接桿(7)和彎條(8)；

下連接桿(7)的下端面與球電機驅(qū)動模塊固定連接，下連接桿(7)的上端面固定安裝有多個沿圓周等間隔布置的定子支架(2)，每個定子支架(2)靠近圓心的側(cè)面與行波定子(4)固定連接，每個定子支架(2)與行波定子(4)之間還設置有預緊板簧(3)，在多個行波定子(4)之間的空隙中嵌裝有陶瓷球(5)，多個行波定子(4)與陶瓷球(5)的外圓周面相切，陶瓷球(5)的頂部設置有凸起，凸起作為電機輸出軸(6)并與與機械手(9)的手腕關節(jié)同軸連接，下連接桿(7)的上端面上還與有多根彎條(8)的一端固定連接，每根彎條(8)設置在相鄰兩個定子支架(2)之間，每根彎條(8)的另一端向上延伸后與限制圈(1)固定連接，限制圈(1)套裝在陶瓷球(5)的頂部，用于限制陶瓷球(5)的軸向運動，球電機驅(qū)動模塊與行波定子(4)的控制端電連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)，其特征在于，所述陶瓷球(5)位于限制圈(1)和下連接桿(7)之間并且陶瓷球(5)在軸向設置有預設移動距離，陶瓷球(5)的最大直徑大于限制圈(1)的直徑。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)，其特征在于，所述的球電機驅(qū)動模塊包括連接軸(10)和電機驅(qū)動器(11)；

連接軸(10)的兩端分別與信號轉(zhuǎn)換模塊、球電機驅(qū)動模塊固定連接，連接軸(10)中固定安裝有電機驅(qū)動器(11)，電機驅(qū)動器(11)分別與信號轉(zhuǎn)換模塊、球電機驅(qū)動模塊電連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)，其特征在于，所述的信號轉(zhuǎn)換模塊包括信號轉(zhuǎn)換器(12)，信號轉(zhuǎn)換器(12)的兩端分別與系繩收放模塊和球電機驅(qū)動模塊均固定連接，信號轉(zhuǎn)換器(12)的輸出端還與電機驅(qū)動模塊電連接，信號轉(zhuǎn)換器(12)的輸入端還與系繩收放模塊電連接。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于柔性系繩控制的機械手腕關節(jié)，其特征在于，所述的系繩收放模塊包括固定桁架(13)、系繩(16)、張緊輪(17)、輪轂電機(18)、底座(19)和電機支架(20)；

固定桁架(13)的兩端分別與信號轉(zhuǎn)換模塊和底座(19)固定連接，底座(19)上間隔地固定安裝有多個電機支架(20)，每個電機支架(20)上安裝有輪轂電機(18)，每個電機支架(20)上還通過連接桿固定安裝有張緊輪(17)，張緊輪(17)上設置有壓力傳感器，用于測量系繩(16)壓力，張緊輪(17)上的壓力傳感器和輪轂電機(18)均與信號轉(zhuǎn)換模塊電連接，信號轉(zhuǎn)換模塊和底座(19)之間設置有多根系繩(16)，每根系繩(16)的一端固定安裝在信號轉(zhuǎn)換模塊，每根系繩(16)的另一端繞過張緊輪(17)后固定在對應的輪轂電機(18)上，每根系繩(16)卷繞在對應的輪轂電機(18)上，輪轂電機(18)的轉(zhuǎn)動實現(xiàn)系繩(16)的收放。