[發(fā)明專利]一種基于張拉結(jié)構的腱驅(qū)仿生腕部關節(jié)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111597230.7
• 申請日: 2021-12-24
• 公開（公告）號: CN113977626B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設計）人: 謝雄敦;江德智;溫志慶
• 申請（專利權）人: 季華實驗室
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00
• 代理公司: 佛山市海融科創(chuàng)知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 44377
• 代理人: 陳志超

本發(fā)明屬于機器人關節(jié)技術領域，公開一種基于張拉結(jié)構的腱驅(qū)仿生腕部關節(jié)，包括固定座、活動部、驅(qū)動裝置和至少兩個彈力腱繩組；活動部包括活動部主體和兩個驅(qū)動輪；兩個驅(qū)動輪的中心軸均沿左右方向延伸，并分別與活動部主體的左右兩側(cè)樞軸連接且樞接軸沿前后方向延伸；活動部的前后側(cè)各設置有至少一個彈力腱繩組；彈力腱繩組包括兩根彈力腱繩，兩根彈力腱繩的一端與固定座固定連接，另一端分別與兩個驅(qū)動輪固定連接；驅(qū)動裝置包括兩個電機和一根封閉的驅(qū)動腱繩，驅(qū)動腱繩依次從后往前地繞過第一個驅(qū)動輪、繞過第一個電機的輸出端、從后往前地繞過第二個驅(qū)動輪、繞過第二個電機的輸出端；從而可實現(xiàn)萬向擺動且具有良好的抗沖擊性能和柔順性能。

技術領域

本發(fā)明涉及機器人關節(jié)技術領域，尤其涉及一種基于張拉結(jié)構的腱驅(qū)仿生腕部關節(jié)。

背景技術

人的腕部的腕骨與小臂的尺骨和撓骨通過軟骨非剛性連接，有俯仰和偏擺兩個自由度，依靠肌腱驅(qū)動，具有很強的抗沖擊能力。要實現(xiàn)較好的仿生效果，仿生腕部關節(jié)需要具有對應的自由度，并且具有一定的柔順性，且能吸收外部環(huán)境的意外沖擊而不損壞。

現(xiàn)有的機器人腕部結(jié)構一般包括固定部分和運動部分，固定部分用于與機器人末端固定連接，運動部分用于與機械夾爪連接，固定部分和運動部分之間通常為軸承連接、鉸接等剛性連接，雖然運動精度較高但是抗沖擊能力較低；而且大部分現(xiàn)有的機器人腕部中一般使用齒輪傳動機構進行傳動，抗沖擊能力較差，還有一些現(xiàn)有的機器人腕部雖然使用繩驅(qū)傳動機構、摩擦輪驅(qū)動機構、帶傳動機構等進行傳動，以提高抗沖擊能力，但無法很好的實現(xiàn)仿生的柔順性。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術的不足之處，本申請的目的在于提供一種基于張拉結(jié)構的腱驅(qū)仿生腕部關節(jié)，可實現(xiàn)萬向擺動且具有良好的抗沖擊性能和柔順性能。

第一方面，本申請?zhí)峁┮环N基于張拉結(jié)構的腱驅(qū)仿生腕部關節(jié)，包括固定座、活動部和用于驅(qū)動所述活動部擺動的驅(qū)動裝置，還包括至少兩個彈力腱繩組；

所述活動部包括活動部主體和兩個驅(qū)動輪；兩個所述驅(qū)動輪的中心軸均沿左右方向延伸，兩個所述驅(qū)動輪分別與所述活動部主體的左右兩側(cè)樞軸連接且樞接軸沿前后方向延伸；

所述活動部的前后兩側(cè)各設置有至少一個所述彈力腱繩組；每個所述彈力腱繩組包括兩根彈力腱繩，兩根所述彈力腱繩的一端與所述固定座固定連接，兩根所述彈力腱繩的另一端分別與兩個所述驅(qū)動輪固定連接；

所述驅(qū)動裝置包括兩個電機和一根封閉的驅(qū)動腱繩，所述驅(qū)動腱繩依次從后往前地繞過第一個所述驅(qū)動輪、繞過第一個所述電機的輸出端、從后往前地繞過第二個所述驅(qū)動輪、繞過第二個所述電機的輸出端。

該基于張拉結(jié)構的腱驅(qū)仿生腕部關節(jié)的固定座和活動部之間通過彈力腱繩組連接，屬于非剛性連接，使關節(jié)具有良好的抗沖擊性能和柔順性能，工作時，通過控制兩個電機的轉(zhuǎn)動方向和轉(zhuǎn)動角度可實現(xiàn)活動部的萬向擺動，且由于通過驅(qū)動腱繩帶動活動部擺動，與齒輪傳動機構相比，具有更高的抗沖擊能力。

優(yōu)選地，所述活動部主體包括兩個上下分布的第一連接件；所述活動部還包括兩個第二連接件；其中一個所述第二連接件的上下兩端分別與兩個所述第一連接件的右端樞軸連接，另一個所述第二連接件的上下兩端分別與兩個所述第一連接件的左端樞軸連接，兩個所述第一連接件和兩個所述第二連接件組成平行四邊形連桿結(jié)構；兩個所述驅(qū)動輪分別與兩個所述第二連接件固定連接。

通過該平行四邊形連桿結(jié)構可保證無論活動部如何擺動，兩個驅(qū)動輪的始終保持平行，能夠有效避免驅(qū)動腱繩從驅(qū)動輪上脫落，進而降低對活動部擺動范圍的限制。

優(yōu)選地，所述活動部主體還包括至少一個第三連接件，所述第三連接件與所述第二連接件平行，且所述第三連接件的上下兩端分別與兩個所述第一連接件的中部樞軸連接。

通過設置第三連接件可提高活動部的結(jié)構強度，提高活動部的結(jié)構穩(wěn)定性和承壓能力。