一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂制造技术

本发明专利技术的实施例公开了一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，包括关节模块、两根驱动绳索、支撑连杆和驱动装置，关节模块包括联动组件、第一导线圆盘和第二导线圆盘，第一导线圆盘和第二导线圆盘分别与联动组件的两端转动连接，且第一导线圆盘和第二导线圆盘的自由度一致；两根驱动绳索穿设于关节模块中，驱动绳索固定于所述第一导线圆盘，所述驱动绳索可滑动地穿设于所述第二导线圆盘，驱动绳索位于第一导线圆盘的转动方向所在的平面；支撑连杆的两端分别固定连接有两个关节模块，驱动装置的转角和驱动绳索的输出成正弦关系。实现绳驱机械臂各段解耦，并使关节转角和驱动装置实现等角度线性转动关系，降低柔性机械臂的控制难度。械臂的控制难度。械臂的控制难度。

【技术实现步骤摘要】
一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂


[0001]本专利技术涉及一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，属于柔性机器人


技术介绍

[0002]目前，刚性机器臂在工业领域取得了广泛的应用，但是传统的工业机器臂质量大，机动性低，难以胜任灾害救援，管道清理等需要高度灵活性的任务。与传统刚性机器臂相比，超冗余度特性绳驱柔性机械臂具有出色的运动能力与环境适应性，可以在复杂、非结构化、受阻受限的特殊环境下，开展一系列工作。但是目前绳驱柔性机械臂的控制具有高度非正弦的特点，各段驱动绳索在运动过程中变化量相互耦合且非线性，增加了控制的难度。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种可以实现绳索输入和关节转角输出成正弦关系的机械臂，同时机械臂上各个臂段之间的相互解耦，机械臂具有多个偏航自由度，用于解决现有技术中的绳驱机械臂各段绳索驱动量相互耦合和非线性的问题。
[0004]本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0005]一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，包括关节模块、两根驱动绳索、支撑连杆和驱动装置，，关节模块包括联动组件、第一导线圆盘和第二导线圆盘，所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘分别与所述的联动组件的两端转动连接，且所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘的自由度一致；两根驱动绳索穿设于所述的关节模块中，所述的驱动绳索固定于所述第一导线圆盘，所述驱动绳索可滑动地穿设于所述第二导线圆盘，两根所述的驱动绳索对称设置于所述的联动组件的两侧，并位于所述的第一导线圆盘的转动方向所在的平面；支撑连杆的两端分别固定连接有两个所述的关节模块，所述驱动装置的转角和所述驱动绳索的输出成正弦关系。
[0006]作为上述方案的进一步改进方式，所述的联动组件包括：
[0007]两个转动件，分别安装于所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘中，所述的转动件的插设有转轴，所述的转动件通过所述的转轴和所述的第一导线圆盘以及所述的第二导线圆盘转动连接；
[0008]两个支撑板，所述的支撑板的两端分别固定于两个所述转动件，两个所述的支撑板分别位于所述的转动件的两侧，并位于所述的转轴的轴向方向上。
[0009]作为上述方案的进一步改进方式，所述的转动件的两侧设置有绕线导轮，所述的绕线导轮设置在所述的转动件和所述的支撑板之间，位于两个所述的转动件的同一侧的两个所述的绕线导轮之间绕设有联动绳索，所述的联动绳索的两端分别位于两个所述的绕线导轮的相异的两侧。
[0010]作为上述方案的进一步改进方式，所述联动绳索的第一端固定于位于所述第一导线圆盘的所述的绕线导轮，所述联动绳索的第二端绕设在位于所述第二导线圆盘的所述的
绕线导轮，位于所述第二导线圆盘的所述的转动件设置有空心螺钉，所述空心螺钉和所述的联动绳索的第二端连接，所述的空心螺钉能在所述的转动件上伸缩，提供两侧联动绳索的预紧力。
[0011]作为上述方案的进一步改进方式，所述的转动件的两侧的所述联动绳索的绕线方向相异。
[0012]作为上述方案的进一步改进方式，所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘均设置有定滑轮组，所述定滑轮组用于为所述的驱动绳索导向，以及减小驱动绳索和绳孔之间的摩擦。
[0013]作为上述方案的进一步改进方式，相邻两个所述的关节模块的第一导线圆盘的自由度相异。
[0014]作为上述方案的进一步改进方式，所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘均设置有两组通孔，以及设置有用于穿设所述驱动绳索的绳孔，每组所述的通孔设置有多个，两组所述的通孔对称设置于所述的联动组件的两侧，且与所述的驱动绳索位置相异；
[0015]其中，所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘之间设置有至少两条绳索导管，有且仅有两条所述的绳索导管的两端分别连接于所述的第一导线圆盘的通孔，以及所述的第二导线圆盘的所述绳孔。
[0016]作为上述方案的进一步改进方式，相邻两个所述的关节模块的所述的第一导线圆盘的自由度相互垂直，两组所述的通孔所在的平面与两条所述的驱动绳索所在的平面相互垂直。
[0017]作为上述方案的进一步改进方式，所述的支撑连杆的内部中空，用于穿过末端设备的线路。
[0018]本专利技术的有益效果是：每个关节模块由单独的两根驱动绳索来驱动，多个关节模块之间的运动相互并不耦合，每个关节模块均可以由独立驱动机构来驱动两根驱动绳索，从而驱动关节模块进行转角运动，使整个柔性机械臂的自由度数和驱动机构数一一对应，降低柔性机械臂的控制难度。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂的示意图；
[0020]图2是本专利技术实施例的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂的关节模块的示意图；
[0021]图3是本专利技术实施例的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂的支撑连杆、第一导线圆盘和第二导线圆盘的装配示意图；
[0022]图4是图3中的C部的放大图；
[0023]图5是本专利技术实施例的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂的联动组件的示意图。
具体实施方式
[0024]以下将结合实施例和附图对本专利技术的构思、具体结构及产生的技术效果进行清
楚、完整的描述，以充分地理解本专利技术的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0025]需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本专利技术中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本专利技术各组成部分的相互位置关系来说的。
[0026]此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本
的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本专利技术。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
[0027]应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
[0028]参照图1，本专利技术的实施例的一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，包括关节模块100、驱动绳索200和支撑连杆300，关节模块100包括联动组件110、第一导线圆盘120和第二导线圆盘130，第一导线圆盘120和第二导线圆盘130分别与联动组件110 的两端转动连接，且第一导线圆盘120和第二导线圆盘130的自由度一致；驱动绳索200设置有两根，并穿设于关节模块100中，驱动绳索200固定于所述第一导线圆盘120，所述驱动绳索200可滑动地穿设于所述第二导线圆盘1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，其特征在于，包括：关节模块(100)，包括联动组件(110)、第一导线圆盘(120)和第二导线圆盘(130)，所述的第一导线圆盘(120)和所述的第二导线圆盘(130)分别与所述的联动组件(110)的两端转动连接，且所述的第一导线圆盘(120)和所述的第二导线圆盘(130)的自由度一致；穿设于所述的关节模块(100)中的两根驱动绳索(200)，所述的驱动绳索(200)固定于所述第一导线圆盘(120)，所述驱动绳索(200)可滑动地穿设于所述第二导线圆盘(130)，两根所述的驱动绳索(200)对称设置于所述的联动组件(110)的两侧，并位于所述的第一导线圆盘(120)的转动方向所在的平面；支撑连杆(300)，两端分别固定连接有两个所述的关节模块(100)；驱动装置，用于驱动所述的驱动绳索(200)，所述驱动装置的转角和所述的驱动绳索(200)的输出成正弦关系。2.根据权利要求1所述的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，其特征在于，所述的联动组件(110)包括：两个转动件(111)，分别安装于所述的第一导线圆盘(120)和所述的第二导线圆盘(130)中，所述的转动件(111)的插设有转轴(125)，所述的转动件(111)通过所述的转轴(125)和所述的第一导线圆盘(120)以及所述的第二导线圆盘(130)转动连接；两个支撑板(112)，所述的支撑板(112)的两端分别固定于两个所述转动件(111)，两个所述的支撑板(112)分别位于所述的转动件(111)的两侧，并位于所述的转轴(125)的轴向方向上。3.根据权利要求2所述的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，其特征在于，所述的转动件(111)的两侧设置有绕线导轮(113)，所述的绕线导轮(113)设置在所述的转动件(111)和所述的支撑板(112)之间，位于两个所述的转动件(111)的同一侧的两个所述的绕线导轮(113)之间绕设有联动绳索(114)，所述的联动绳索(114)的两端分别位于两个所述的绕线导轮(113)的相异的两侧。4.根据权利要求3所述的实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，其特征在于，所述联动绳索(114)的第一端固定于位于所述第一导线圆盘(120)的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，董昊轪，黄一帆，袁晗，梁斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：