一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置制造方法及图纸

一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置，它涉及一种机械臂驱动装置，为了解决现有超灵巧机械臂采用缩短节长度或者臂杆长度以及增加驱动器数目的方式来获取较高的负载能力，进而导致控制系统变得复杂、功耗增加、成本增加的问题。本发明专利技术中所述三个条形连接框以机械臂本体轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体的下方，每个条形连接框对应有一套驱动系统，每套驱动系统可拆卸连接在其对应的条形连接框上，每套驱动系统上设有一套绝对位置传感器，每套驱动系统对应有一套绝对位置传感器，三套导向滑轮组以机械臂本体轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体的周围，每套导向滑轮组固接在箱体的顶面上。本发明专利技术用于驱动机械臂。

【技术实现步骤摘要】
一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置
本专利技术涉及一种机械臂驱动装置，具体涉及一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置。
技术介绍
超灵巧机械臂(Hyper-DexterousManipulator，HDM)是一种在复杂的或者非结构环境中面对各种未知任务能够像蛇、象鼻或者章鱼触手等一样具有惊人的运动、操作和灵巧性能的机器人。由于其固有的超灵巧特性，超灵巧机械臂在受限空间或狭小空间面对未知任务的运动和操作能力远高于传统的关节式机械臂，在空间操控、工业及医疗等领域中都具有重要的应用价值及潜在价值，体现了机器人技术的进步方向。在医疗领域，超灵巧机械臂在介入操作过程中最大限度地利用了机械臂与生物组织的柔性及其相互间的被动顺应运动，从而摆脱了对运动学精确计算及主动控制的依赖，其机构和结构设计更多关注于微创、无创等功能要求。而对于空间操控和工业领域的应用，其运动的主动控制能力和控制精度却是一个基本的功能要求。这就引出了超灵巧机械臂在空间操控和工业应用中的一个最重要特征就是其末端作业载荷通常远高于医疗领域。现有的超灵巧机械臂往往采用缩短节长度或者臂杆长度和增加驱动器数目的方式来获取较高的负载能力，但是驱动器数目的增加，会使控制系统变得复杂、功耗增加、成本增加。
技术实现思路
本专利技术为解决现有超灵巧机械臂采用缩短节长度或者臂杆长度以及增加驱动器数目的方式来获取较高的负载能力，进而导致控制系统变得复杂、功耗增加、成本增加的问题，提出了一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置。本专利技术为解决上述问题采取的技术方案是：本专利技术的一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置包括包括箱体、三套导向滑轮组、三套驱动系统和三套绝对位置传感器，所述箱体包括三个条形连接框，所述三个条形连接框之间固定连接制为一体，所述三个条形连接框以机械臂本体轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体的下方，每个条形连接框对应有一套驱动系统，每套驱动系统可拆卸连接在其对应的条形连接框上，每套驱动系统上设置有一套绝对位置传感器，三套导向滑轮组以机械臂本体轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体的周围，每套导向滑轮组固定连接在箱体的顶面上；每套驱动系统包括电机、减速器、运动输出轴和驱动轮组，所述减速器固定安装在箱体上，电机的输出轴通过减速器与运动输出轴的一端相连接，所述运动输出轴的另一端设置在箱体内，驱动轮组固定安装在运动输出轴上。每两套相邻导向滑轮组之间的夹角为120°，每套导向滑轮组包括支撑板和多个滑轮，所述支撑板竖直设置，支撑板的下端固定连接在箱体上，支撑板的一侧与机械臂本体的外壁相连接，支撑板上加工有多个阶梯孔，每个阶梯孔内设置有一个滑轮；每套导向滑轮组中滑轮的个数为九个，每个滑轮通过两个第一轴承安装在其对应的支撑板上；每套驱动系统还包括转接框架、运动输出轴、第二轴承、轴套、第三轴承、端盖、挡圈和转接轴，所述减速器通过转接框架固定安装在箱体上，运动输出轴的一端通过型孔与减速器的输出轴连接，动力输出轴的另一端分别通过第二轴承和第三轴承设置在箱体内，驱动轮组通过型孔固定安装在运动输出轴上，驱动轮组通过轴套定位于第三轴承，挡圈通过转接轴固定安装在运动输出轴上，端盖固定安装在箱体上。本专利技术的具有以下有益效果：本专利技术将肌肉群的原理应用于超灵巧机械臂驱动装置的设计，通过三组驱动器实现了十五路运动输出，每组驱动器的输出转矩高达10Nm；本专利技术具有结构紧凑、集成度高、可靠度高、易于维护的优点；本专利技术采用肌肉群式的驱动装置，结构简单，效率高，节约了成本，简化了超灵巧机械臂驱动装置的设计。附图说明图1为本专利技术和机械臂本体1连接的整体结构示意图；图2为三套驱动系统2的主视结构示意图；图3为图2中A-A处的剖面图；图4为减速器2-2与转接框架2-3连接的分解示意图；图5为端盖2-9与箱体2-15连接的立体结构示意图；图6为驱动轮组2-6的立体结构示意图；图7为一个滑轮2-16与两个第一轴承2-17之间连接关系的立体结构示意图；图8为绝对位置传感器5的立体结构示意图；图9为机械臂本体1的主视结构剖面图；图10为机械臂本体1、驱动腱绳4和本专利技术之间连接关系的整体结构示意图。具体实施方式具体实施方式一：结合图1～图10具体说明本实施方式，本实施方式包括箱体2-15、三套导向滑轮组、三套驱动系统2和三套绝对位置传感器5，所述箱体2-15包括三个条形连接框，所述三个条形连接框之间固定连接制为一体，所述三个条形连接框以机械臂本体1轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体1的下方，每个条形连接框对应有一套驱动系统2，每套驱动系统2可拆卸连接在其对应的条形连接框上，每套驱动系统2上设置有一套绝对位置传感器5，三套导向滑轮组以机械臂本体1轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体1的周围，每套导向滑轮组固定连接在箱体2-15的顶面上；每套驱动系统2包括电机2-1、减速器2-2、运动输出轴2-4和驱动轮组2-6，所述减速器2-2固定安装在箱体2-15上，电机2-1的输出轴通过减速器2-2与运动输出轴2-4的一端相连接，所述运动输出轴2-4的另一端设置在箱体2-15内，驱动轮组2-6固定安装在运动输出轴2-4上。本专利技术具有结构简单紧凑、集成度高、可靠度高、易于维护的优点，将肌肉群的原理应用于超灵巧机械臂驱动装置的设计，节约了成本，简化了超灵巧机械臂驱动装置的设计，通过三组驱动器实现了十五路运动输出，每组驱动器的输出转矩高达10Nm。本专利技术为机械臂本体1的驱动装置，机械臂本体1为一种超灵巧机械臂，机械臂本体1包括六维力传感器组件1-1、中空支撑管1-4、转接杆1-5、多个椎骨组件1-2和多个椎间盘1-3，所述多个椎骨组件1-2和多个椎间盘1-3同轴设置且交替连接形成机械臂骨架，每个椎间盘1-3的上端和下端分别设置有一个椎骨组件1-2，所述六维力传感器组件1-1固定安装在机械臂骨架中处于最顶端的椎骨组件1-2上，所述中空支撑管1-4穿设在所有的椎骨组件1-2和椎间盘1-3中，所述转接杆1-5位于机械臂骨架的下方且与机械臂骨架同轴设置，所述转接杆1-5为阶梯型杆体，所述转接杆1-5的小径端设置在机械臂骨架中处于最底端的椎骨组件1-2上，所述转接杆1-5内加工有空腔，所述空腔与中空支撑管1-4的下端相连通，十五根驱动腱绳4均设置在机械臂骨架和三套驱动系统2之间。每个椎骨组件1-2包括椎骨本体、大固定套、两个锁紧螺母、三个小固定套和三个腱绳穿过块，所述椎骨本体的两端沿其长度方向各加工有一个圆形凹槽，每个圆形凹槽的槽内壁上沿其圆周方向均匀加工有多个豁口，所述大固定套套装在椎骨本体上，所述大固定套的外壁上沿其圆周方向均匀布置有三个小固定套，所述大固定套、三个小固定套和椎骨本体之间固定连接制为一体，每个固定套内可拆卸连接有一个腱绳穿过块每个腱绳穿过块上加工有五个腱绳穿过孔，每个腱绳穿过孔内穿设有一根驱动腱绳4，两个锁紧螺母分别套装在椎骨本体的两端且每个锁紧螺母与大固定套相贴紧。具体实施方式二：结合图1、图2和图7具体说明本实施方式，本实施方式中每两套相邻导向滑轮组之间的夹角为120°，每套导向滑轮组包括支撑板2-18和多个滑轮2-16，所述支撑板2-18竖直设置，支撑板2-18的下端固定连接在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置，其特征在于：它包括箱体(2‑15)、三套导向滑轮组、三套驱动系统(2)和三套绝对位置传感器(5)，所述箱体(2‑15)包括三个条形连接框，所述三个条形连接框之间固定连接制为一体，所述三个条形连接框以机械臂本体(1)轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体(1)的下方，每个条形连接框对应有一套驱动系统(2)，每套驱动系统(2)可拆卸连接在其对应的条形连接框上，每套驱动系统(2)上设置有一套绝对位置传感器(5)，三套导向滑轮组以机械臂本体(1)轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体(1)的周围，每套导向滑轮组固定连接在箱体(2‑15)的顶面上；每套驱动系统(2)包括电机(2‑1)、减速器(2‑2)、运动输出轴(2‑4)和驱动轮组(2‑6)，所述减速器(2‑2)固定安装在箱体(2‑15)上，电机(2‑1)的输出轴通过减速器(2‑2)与运动输出轴(2‑4)的一端相连接，所述运动输出轴(2‑4)的另一端设置在箱体(2‑15)内，驱动轮组(2‑6)固定安装在运动输出轴(2‑4)上。

【技术特征摘要】
1.一种基于肌肉群原理的超灵巧机械臂驱动装置，它包括箱体(2-15)、三套导向滑轮组、三套驱动系统(2)和三套绝对位置传感器(5)，所述箱体(2-15)包括三个条形连接框，所述三个条形连接框之间固定连接制为一体，所述三个条形连接框以机械臂本体(1)轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体(1)的下方，每个条形连接框对应有一套驱动系统(2)，每套驱动系统(2)可拆卸连接在其对应的条形连接框上，每套驱动系统(2)上设置有一套绝对位置传感器(5)，三套导向滑轮组以机械臂本体(1)轴向方向的中心轴线为中心均匀分布在机械臂本体(1)的周围，每套导向滑轮组固定连接在箱体(2-15)的顶面上；每套驱动系统(2)包括电机(2-1)、减速器(2-2)、运动输出轴(2-4)和驱动轮组(2-6)，所述减速器(2-2)固定安装在箱体(2-15)上，电机(2-1)的输出轴通过减速器(2-2)与运动输出轴(2-4)的一端相连接，所述运动输出轴(2-4)的另一端设置在箱体(2-15)内，驱动轮组(2-6)固定安装在运动输出轴(2-4)上；每两套相邻导向滑轮组之间的夹角为120°，每套导向滑轮组包括支撑板(2-18)和多个滑轮(2-16)，所述支撑板(2-18)竖直设置，支撑板(2-18)的下端固定连接在箱体(2-15)上，支撑板(2-18)的一侧与机械臂本体(1)的外壁相连接，支撑板(2-18)上加工有多个阶梯孔，每个阶梯孔内设置有一个滑轮(2-16)；每套导向滑轮组中滑轮(2-16)的个数为九个，每个滑轮(2-16)通过两个第一轴承(2-17)安装在其对应的支撑板(2-18)上；其特征在于：每套驱动系统(2)还包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：金明河，王海荣，樊绍巍，倪风雷，谢世鹏，刘宏，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23