一种基于绳索驱动的柔性臂联动机器人制造技术

本发明专利技术涉及机器人领域，公开了一种基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，联动关节段包括若干相串联的子关节，子关节之间转动连接，若干联动关节段串联连接，相邻联动关节段之间转动连接，各联动关节段上固接有驱动绳，该驱动绳在驱动模块的驱动下带动联动关节段内的各子关节发生同向且同角度的转动，驱动绳与驱动模块之间可以相互分离。本发明专利技术相对于现有技术可以减少电机的使用数量与机械臂的质量，从而可以提高响应速度；需要采用联动关节的方案，将关节段内的关节通过联动机构联结一起，实现等曲率等方向的关节运动；机械臂的刚性强，负载能力高，末端精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于绳索驱动的柔性臂联动机器人
本专利技术涉及机器人
，尤其是涉及组成柔性臂的关节段或者关节组。
技术介绍
区别于传统的关节串联型机械臂，柔性机械臂具有灵活度高，避障能力强等优点，在受限空间或危险环境下的运动和操作能力强，在航空航天制造、大型装备检测维护等领域具有重要的应用价值。现有技术中，柔性机械臂的每个关节连接处均为独立驱动，虽可以提高整臂的冗余度，但相应的也会增加驱动电机的数目，既会提高机械臂的控制难度，同时还会增加整臂的重量和成本。为解决驱动电机数目较多这一问题，现有的方案是在关节之间增加弹簧等弹性元件，把一段臂做为一个控制单元进行控制，或者直接用镍钛合金或弹性材料等柔性结构体作为臂基体进行控制，实现类圆弧变形运动，但此种机械臂实际运动过程中的形状与圆弧形状之间存在偏差，末端精度不高，同时负载能力不强，难以满足人们的需求。
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基于绳索驱动的柔性臂联动机器人。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，其中，联动关节段包括若干相串联的子关节，子关节之间转动连接，若干联动关节段串联连接，且相邻联动关节段之间转动连接，各联动关节段上对应固接有驱动绳，该驱动绳在驱动模块的驱动下带动对应的联动关节段内的各子关节发生同向且同角度的转动，进而带动连接在最末端的联动关节段上的末端执行装置运动，驱动绳与驱动模块之间可以相互分离。作为上述方案的进一步改进方式，构成联动关节段的子关节包括依次串联的端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节，且从端部关节至第四中心关节，相邻关节之间依次设有端部连接件、第一中心连接件、第二中心连接件与第三中心连接件，联动关节段还包括短联动绳、长联动绳与段间连接件，其中端部关节与端部连接件固接；沿第一方向，第一中心关节的两端分别与端部连接件、第一中心连接件转动连接；第三中心关节的两端分别与第二中心连接件、第三中心连接件转动连接；第二中心关节的两端与第一中心连接件、第二中心连接件之间，以及第四中心关节与第三中心连接件之间相对固定；端部连接件与第一中心连接件之间，以及第二中心连接件与第三连接件之间分别通过短联动绳连接，端部连接件与第三中心连接件之间通过长联动绳连接，以使从端部关节至第四中心关节中的相邻关节之间可发生沿第一方向的同向且同角度的转动；段间连接件设于第四中心关节与后一联动关节段的端部关节之间，且与后一联动关节段的端部关节固定连接；沿第一方向，第四中心关节与段间连接件相对固定；沿与第一方向垂直的第二方向，第四中心关节与段间连接件转动连接。作为上述方案的进一步改进方式，端部连接件与第一中心连接件上沿第一方向各设有线槽，连接端部连接件与第一中心连接件的短联动绳为两根且相互对称设置，短联动绳的两端分别与端部连接件、第一中心连接件固定连接，其绕过端部连接件上的线槽后再反向绕过第一中心连接件上的线槽，以使端部连接件与第一中心连接件的转动方向相反。作为上述方案的进一步改进方式，第二中心连接件与第三中心连接件上沿第一方向各设有线槽，连接第二中心连接件与第三中心连接件的短联动绳为两根且相互对称设置，短联动绳的两端分别与第二中心连接件、第三中心连接件固定连接，其绕过第二中心连接件上的线槽后再反向绕过第三中心连接件上的线槽，以使第二中心连接件与第三中心连接件的转动方向相反。作为上述方案的进一步改进方式，端部连接件与第三中心连接件上沿第一方向各设有线槽，连接端部关节与第三中心连接件的长联动绳为两根且相互对称设置，长联动绳的两端分别与端部关节、第三中心连接件固定连接，其绕过端部连接件上的线槽后再反向绕过第三中心连接件上的线槽，以使端部连接件与第三中心连接件的转动方向相反。作为上述方案的进一步改进方式，沿第二方向，第二中心关节的两端分别与第一中心连接件、第二中心连接件转动连接；第四中心关节的两端分别与第三中心连接件、段间连接件转动连接；第一中心关节的两端与端部连接件、第一中心连接件之间，以及第三中心关节与第二中心连接件、第三中心连接件之间相对固定；第一中心连接件与第二中心连接件之间，以及第三中心连接件与段间连接件之间分别通过短联动绳连接，第一中心关节与后一联动关节段的端部关节之间通过长联动绳连接，以使从后一联动关节段的端部关节至前一联动关节段的第一中心关节中的相邻关节之间可发生沿第二方向的同向且同角度的转动。作为上述方案的进一步改进方式，包括用于调节短联动绳张紧程度的张紧装置，张紧装置包括沿关节段长度方向设置的导杆，以及可沿导杆滑动的导套，导套上设有过孔，短联动绳穿设在过孔内，过孔与短联动绳之间还设有可降低摩擦力的滑套。作为上述方案的进一步改进方式，包括用于调节长联动绳张紧程度的张紧装置，张紧装置包括螺杆、调节螺母与顶筒，螺杆沿关节段的长度方向固定在端部关节上，顶筒套接在螺杆上，调节螺母旋在螺杆上并位于顶筒的下方，长联动绳的端部相对顶筒固定。作为上述方案的进一步改进方式，联动关节段对应设有至少三根独立运动的驱动绳，驱动绳沿圆周方向分布，端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节各包括有过线盘，过线盘上沿周向设有若干的过线孔，驱动绳至少从第一中心关节至第四中心关节之中的任意一组相邻关节的连接部位穿过，并与第三中心关节至端部关节中的任意一个关节固接。作为上述方案的进一步改进方式，驱动模块包括支架以及与驱动绳数量对应的动力装置、擒释机构与弹性件，擒释机构包括卡线板、卡线板座与扭簧，弹性件固定在对应驱动绳的端部以拉紧驱动绳，驱动绳上固定有端子，动力装置固定在支架上，用于驱动卡线板座沿驱动绳的伸缩方向运动，卡线板转动连接在卡线板座上，并与扭簧抵持，该卡线板伸出有第一臂与第二臂，第二臂上设有匹配驱动绳的线槽，以及与线槽连通且匹配端子的端子槽，其中，当驱动模块处于工作状态时，端子卡入端子槽内，卡线板通过朝远离末端执行器方向的运动以拉动驱动绳；当驱动模块需要与驱动绳分离时，卡线板通过朝靠近末端执行器方向的运动以使端子从端子槽内退出，随后卡线板整体通过第一臂与支架的抵持而发生转动，所述扭簧在转动过程中被压缩，驱动绳从线槽内退出；当支架与第一臂分离时，卡线板在扭簧的作用下复位。本专利技术的有益效果是：相对于现有技术可以减少电机的使用数量与机械臂的质量，从而可以提高响应速度；需要采用联动关节的方案，将关节段内的关节通过联动机构联结一起，实现等曲率等方向的关节运动；机械臂的刚性强，负载能力高，末端精度高。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是本专利技术一个实施例的立体示意图；图2是本专利技术联动关节段一个实施例的立体示意图；图3是本专利技术联动关节段一个实施例的正视图；图4是本专利技术联动关节段中端部关节、第一中心关节与端部连接件的连接示意图；图5是本专利技术显示短联动绳与关节之间连接关系的剖视图；图6是图3中的后视图；图7是本专利技术联动关节段第二个实施例的正视图；图8是图7中的后视图；图9是本专利技术关节与驱动绳的连接示意图；图10是本专利技术驱动模块的立体示意图；图11是本专利技术驱动模块中卡线板的安装示意图；图12是本专利技术驱动模块处于分离状态时的局部示意图。具体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，其特征在于，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，其中，所述联动关节段包括若干相串联的子关节，所述子关节之间转动连接，若干所述联动关节段串联连接，且相邻所述联动关节段之间转动连接，各所述联动关节段上对应固接有所述驱动绳，该驱动绳在所述驱动模块的驱动下带动对应的所述联动关节段内的各所述子关节发生同向且同角度的转动，进而带动连接在最末端的所述联动关节段上的所述末端执行装置运动，所述驱动绳与所述驱动模块之间可以相互分离。

【技术特征摘要】
1.一种基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，其特征在于，包括联动关节段、驱动绳、驱动模块与末端执行装置，其中，所述联动关节段包括若干相串联的子关节，所述子关节之间转动连接，若干所述联动关节段串联连接，且相邻所述联动关节段之间转动连接，各所述联动关节段上对应固接有所述驱动绳，该驱动绳在所述驱动模块的驱动下带动对应的所述联动关节段内的各所述子关节发生同向且同角度的转动，进而带动连接在最末端的所述联动关节段上的所述末端执行装置运动，所述驱动绳与所述驱动模块之间可以相互分离。2.根据权利要求1所述的基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，其特征在于，构成所述联动关节段的子关节包括依次串联的端部关节、第一中心关节、第二中心关节、第三中心关节与第四中心关节，且从所述端部关节至所述第四中心关节，相邻关节之间依次设有端部连接件、第一中心连接件、第二中心连接件与第三中心连接件，所述联动关节段还包括短联动绳、长联动绳与段间连接件，其中所述端部关节与端部连接件固接；沿第一方向，所述第一中心关节的两端分别与所述端部连接件、第一中心连接件转动连接；所述第三中心关节的两端分别与所述第二中心连接件、第三中心连接件转动连接；所述第二中心关节的两端与所述第一中心连接件、第二中心连接件之间，以及所述第四中心关节与所述第三中心连接件之间相对固定；所述端部连接件与所述第一中心连接件之间，以及所述第二中心连接件与所述第三连接件之间分别通过所述短联动绳连接，所述端部连接件与第三中心连接件之间通过所述长联动绳连接，以使从所述端部关节至所述第四中心关节中的相邻关节之间可发生沿所述第一方向的同向且同角度的转动；所述段间连接件设于所述第四中心关节与后一所述联动关节段的端部关节之间，且与后一所述联动关节段的端部关节固定连接；沿所述第一方向，所述第四中心关节与所述段间连接件相对固定；沿与所述第一方向垂直的第二方向，所述第四中心关节与所述段间连接件转动连接。3.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，其特征在于，所述端部连接件与第一中心连接件上沿所述第一方向各设有线槽，连接所述端部连接件与所述第一中心连接件的所述短联动绳为两根且相互对称设置，所述短联动绳的两端分别与所述端部连接件、第一中心连接件固定连接，其绕过所述端部连接件上的线槽后再反向绕过所述第一中心连接件上的线槽，以使所述端部连接件与第一中心连接件的转动方向相反。4.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，其特征在于，所述第二中心连接件与第三中心连接件上沿所述第一方向各设有线槽，连接所述第二中心连接件与所述第三中心连接件的所述短联动绳为两根且相互对称设置，所述短联动绳的两端分别与所述第二中心连接件、第三中心连接件固定连接，其绕过所述第二中心连接件上的线槽后再反向绕过所述第三中心连接件上的线槽，以使所述第二中心连接件与第三中心连接件的转动方向相反。5.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的柔性臂联动机器人，其特征在于，所述端部连接件与第三中心连接件上沿所述第一方向各设有线槽，连接所述端部关节与所述第三中心连接件的所述长联动绳为两根且相互对称设置，所述长联动绳的两端分别与所述端部关节、第三中心连接件固定连接，其绕过所述端部连接件上的线槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐文福，王浩淼，刘天亮，牟宗高，
申请(专利权)人：深圳源创智能机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44