一种两自由度联动关节段与柔性机械臂制造技术

本发明专利技术公开了一种两自由度联动关节段与柔性机械臂，关节段包括第一臂段、第二臂段、第一连接件、第二连接件、短联动绳、第一长联动绳与第二长联动绳，第一臂段的首端与第一连接件转动连接，第一臂段的尾端以及第二连接件的首端均与第二连接件转动连接，且第一臂段与第二臂段的转动方向相互垂直；短联动绳分别与第一连接件、第二连接件的同一侧连接；第一长联动绳的尾端与第二臂段固定，首端从第一臂段的外部绕过该第一臂段后位于尾端的对侧，第一长联动绳与第二长联动绳分别相对第一臂段的轴心对称。本发明专利技术有助于减少机械臂的装配工作量，提升装配效率。

【技术实现步骤摘要】
一种两自由度联动关节段与柔性机械臂
本专利技术涉及机器人领域，尤其是一种基于两自由度联动关节段，以及应用该联动关节组的柔性机械臂。
技术介绍
当前，大量高效率、高精度的工业级机器人已经在电气、化工、机械等制造业领域取得较为广阔的应用，但是传统的工业机器人受限于其结构过大或刚性过高，无法适应于极端狭窄与极端危险的工作环境，如管道清洁等。与传统机械臂相比，柔性机械臂由于其固有的超冗余度特性，可以实现多个连续部分的弯曲、伸缩、扭转，在受限空间中的运动和操作能力远高于传统的多关节刚性连接杆机器人。为了使柔性机械臂的弯曲精度更为可控，现有的柔性机械臂多采用联动绳对关节进行连接，从而实现整个机械臂等曲率的弯曲。现有技术中的联动绳两端通常位于机械臂的同一侧，而且由于现有机械臂的联动臂段包含有多个关节，导致联动绳的长度很长，如果联动绳位于关节臂的外部会干扰机械臂运动，故现有技术中联动绳均从关节臂的内部穿过，而联动绳在穿入或者穿出关节臂的槽口位置会发生摩擦，影响联动绳的使用寿命，基于此，现有联动绳的外侧必须套有软管，而软管的安装十分繁琐，从而极大地影响了机械臂的装配效率。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种两自由度联动关节段，用于解决现有技术中软管安装繁琐、装配效率低下的问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种两自由度联动关节段，包括第一臂段、第二臂段、第一连接件、第二连接件、短联动绳、第一长联动绳与第二长联动绳，第一臂段的首端与第一连接件转动连接，第一臂段的尾端以及第二连接件的首端均与第二连接件转动连接，且第一臂段与第二臂段的转动方向相互垂直；短联动绳分别与第一连接件、第二连接件的同一侧连接；第一长联动绳的尾端与第二臂段固定，首端从第一臂段的外部绕过该第一臂段后位于尾端的对侧，第一长联动绳与第二长联动绳分别相对第一臂段的轴心对称。作为上述方案的进一步改进方式，联动绳为闭合的绳环，联动绳分别绕设在第一连接件、第二连接件，且在第一连接件、第二连接件之间交叉。作为上述方案的进一步改进方式，包括导向杆，导向杆沿第一臂段的轴向固定在第一臂段之上，导向杆上滑动连接有张紧滑块，张紧滑块上设有绳孔，短联动绳穿过绳孔，随张紧滑块沿导向杆的滑动，短联动绳的张紧程度可调。作为上述方案的进一步改进方式，短联动绳包括第一短联动绳与第二短联动绳，第一短联动绳的两端分别与第一连接件、第二连接件固定连接，第二短联动绳的两端分别与第一连接件、第二连接件固定连接，且第一短联动绳与第二短联动绳在第一连接件、第二连接件之间交叉。作为上述方案的进一步改进方式，第一连接件上设有相互垂直的第一转轴与第二转轴，第二连接件上设有相互垂直的第三转轴与第四转轴，第一转轴与第三转轴平行，第二转轴与第四转轴平行；第一臂段的首端通过第一转轴与第一连接件转动连接，第一臂段的尾端通过第三转轴与第二连接件转动连接，第二臂段的首端通过第四转轴与第二连接件转动连接。作为上述方案的进一步改进方式，第一连接件上设有第一绕线盘，第一绕线盘上设有与第一转轴同轴的环形绳槽；第二连接件上设有第二绕线盘，第二绕线盘上设有与第三转轴同轴的环形绳槽，短联动绳分别绕设在第一绕线盘上的环形绳槽与第二绕线盘上的环形绳槽内。作为上述方案的进一步改进方式，第一转轴与第三转轴上设有导向孔，第一臂段的首端与尾端也设有导向孔，长联动绳依次穿过第一转轴上的导向孔、第一臂段首端的导向孔、第一臂段尾端的导向孔以及第三转轴上的导向孔。一种柔性机械臂，包括驱动绳，还包括驱动臂段与上述两自由度联动关节段，驱动臂段与第一连接件转动连接，且驱动臂段与第一臂段的转动方向相互垂直，长联动绳的首端以及驱动绳的首端均与驱动臂段固定连接。作为上述方案的进一步改进方式，包括若干组依次连接的两自由度联动关节段，后一两自由度联动关节段的第一连接件与前一两自由度联动关节段的第二臂段的尾端转动连接，后一两自由度联动关节段的长联动绳的首端与前一两自由度联动关节段的第二臂段固定连接。本专利技术的有益效果是：本专利技术设置有两个长联动绳共同实现一个自由度上两个方向的联动，使得关节组内只包含有两个臂段，从而可以减少联动绳的长度，且长联动绳的两端位于臂段的相对两侧，故长联动绳可以直接缠绕在机械臂的外部，摩擦大大减小，从而无需在长联动绳的外侧包覆软管，有助于减少机械臂的装配工作量，提升装配效率。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。图1是本专利技术两自由度联动关节段处于弯曲状态时一个方向上的立体示意图；图2是本专利技术两自由度联动关节段处于弯曲状态时另一个方向上的立体示意图；图3是本专利技术第一臂段与第一连接件、第二连接件连接的立体示意图；图4是本专利技术柔性机械臂处于弯曲状态时一个方向上的立体示意图；图5是本专利技术柔性机械臂处于弯曲状态时另一个方向上的立体示意图。具体实施方式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。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、前、后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。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“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。参照图1、图2，示出了本专利技术两自由度联动关节段处于弯曲状态时不同方向上的立体示意图。如图所示，两自由度联动关节段包括第一臂段100、第二臂段200、第一连接件300、第二连接件400、短联动绳500、第一长联动绳600与第二长联动绳700。第一臂段100的首端(本文所称的“首端”指远离机械臂驱动装置的方向，“尾端”指靠近机械臂驱动装置的方向，全文同)与第一连接件300转动连接，第一臂段100的尾端以及第二连接件200的首端均与第二连接件400转动连接，且第一臂段100与第二臂段200的转动方向相互垂直。具体的，参照图3，示出了本专利技术第一臂段与第一连接件、第二连接件连接的立体示意图。如图所示，第一连接件300上设有相互垂直的第一转轴301与第二转轴302，第二连接件400上设有相互垂直的第三转轴401与第四转轴402，第一转轴301与第三转轴401平行，第二转轴302与第四转轴402平行。第一转轴301从第一连接件300的相对两侧伸出，第二转轴302从第一连接件300的另外两侧伸出，第三转轴401、第四转轴402与之类似。第一转轴301与第三转轴401上设有导向孔。第一臂段100的首端通过第一转轴301与第一连接件300转动连接，第一臂段100的尾端通过第三转轴401与第二连接件400转动连接，第二臂段200的首端通过第四转轴402与第二连接件400转动连接。第一连接件300上设有第一绕线盘303，第一绕线盘303上设有与第一转轴301同轴的环形绳槽。第二连接件400上设有第二绕线盘403，第二绕线盘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两自由度联动关节段，其特征在于，包括第一臂段、第二臂段、第一连接件、第二连接件、短联动绳、第一长联动绳与第二长联动绳，所述第一臂段的首端与所述第一连接件转动连接，所述第一臂段的尾端以及所述第二连接件的首端均与所述第二连接件转动连接，且所述第一臂段与第二臂段的转动方向相互垂直；所述短联动绳分别与所述第一连接件、第二连接件的同一侧连接；所述第一长联动绳的尾端与所述第二臂段固定，首端从所述第一臂段的外部绕过该第一臂段后位于所述尾端的对侧，所述第一长联动绳与第二长联动绳分别相对所述第一臂段的轴心对称。

【技术特征摘要】
1.一种两自由度联动关节段，其特征在于，包括第一臂段、第二臂段、第一连接件、第二连接件、短联动绳、第一长联动绳与第二长联动绳，所述第一臂段的首端与所述第一连接件转动连接，所述第一臂段的尾端以及所述第二连接件的首端均与所述第二连接件转动连接，且所述第一臂段与第二臂段的转动方向相互垂直；所述短联动绳分别与所述第一连接件、第二连接件的同一侧连接；所述第一长联动绳的尾端与所述第二臂段固定，首端从所述第一臂段的外部绕过该第一臂段后位于所述尾端的对侧，所述第一长联动绳与第二长联动绳分别相对所述第一臂段的轴心对称。2.根据权利要求1所述的两自由度联动关节段，其特征在于，所述联动绳为闭合的绳环，所述联动绳分别绕设在所述第一连接件、第二连接件，且在所述第一连接件、第二连接件之间交叉。3.根据权利要求2所述的两自由度联动关节段，其特征在于，包括导向杆，所述导向杆沿所述第一臂段的轴向固定在所述第一臂段之上，所述导向杆上滑动连接有张紧滑块，所述张紧滑块上设有绳孔，所述短联动绳穿过所述绳孔，随所述张紧滑块沿所述导向杆的滑动，所述短联动绳的张紧程度可调。4.根据权利要求1所述的两自由度联动关节段，其特征在于，所述短联动绳包括第一短联动绳与第二短联动绳，所述第一短联动绳的两端分别与所述第一连接件、第二连接件固定连接，所述第二短联动绳的两端分别与所述第一连接件、第二连接件固定连接，且所述第一短联动绳与第二短联动绳在所述第一连接件、第二连接件之间交叉。5.根据权利要求1至4中任一项所述的两自由度联动关节段，其特征在于，所述第一连接件上设有相互垂直的第一转轴与第二转轴，所述第二连接件上设有相...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，刘天亮，付亚南，梁斌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44