绳索同步联动的串联操作臂装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了绳索同步联动的串联操作臂装置，利用绳驱方式实现两段串联操作臂的同步联动，并通过绳索联动机构进行驱动力矩的传递，使得两段操作臂的各级连杆结构同步转动，两段操作臂的同一级连杆结构由对应的绳索联动机构及绳索独立联动，其形变同步且形态一致。本发明专利技术采用完全机械式机构，无需电源、电路等电气设备，解决了现有操作臂由于在危险环境或特殊场合中其电源、电路等容易受环境影响，难以在安全区域实现对其控制的问题，并且本发明专利技术装置的操作简便，操作臂的运动更为直观明了，可应用于危险区域的操作或医疗窥探镜应用等；同时由于操作臂无需安装电机进行驱动控制，大大减轻了机器臂的重量及其制作成本，具有较高的实用性。

A series manipulator with synchronous linkage of ropes

【技术实现步骤摘要】
绳索同步联动的串联操作臂装置
本专利技术涉及绳驱串联操作臂
，尤其涉及绳索同步联动的串联操作臂装置。
技术介绍
在现有的串联操作臂中，操作臂的各个单元绕关节旋转，通过控制各个关节的旋转角度，使操作臂达到不同的形状、位置，进而使操作臂完成指定的工作。其中关节的旋转可以是关节处设置驱动电机实现，亦可通过拉伸绳索驱动实现远程操作。对于操作臂在危险环境或特殊场合中的应用，目前主要利用遥操作技术控制操作臂完成作业，但是在如强磁场、高温等环境等的恶劣环境下，控制操作臂所需要的电源、电路、信息传输系统等电气设备会受到影响，影响对操作臂的控制。
技术实现思路
本专利技术为解决现有操作臂由于在危险环境或特殊场合中其电源、电路等电气设备容易受环境影响，难以在安全区域实现对其控制的问题，同时为了使操作简单明了，提供了绳索同步联动的串联操作臂装置。为实现以上专利技术目的，而采用的技术手段是：绳索同步联动的串联操作臂装置，包括：操作臂和联动盒，所述操作臂由N级连杆结构串联而成，所述联动盒内依次设有N个绳索联动机构，其两端分别与联动盒的两对边转动连接；所述操作臂有两段，且分别通过位于操作臂端部的一级连杆结构对称连接在所述联动盒的两端，所述连杆结构以及联动盒的两端盒体上的对应位置均开设穿绳孔；所述绳索联动机构上缠绕有绳索，缠绕后的绳索有两个自由端并分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接，连接时绳索依次穿过联动盒盒体上的穿绳孔以及各个连杆结构的穿绳孔直至到达该绳索所驱动的对应连杆结构后与其穿绳孔连接；两段操作臂的同一级连杆结构由对应的绳索联动机构及绳索独立联动。优选的，所述绳索联动机构包括联动轴以及套设在联动轴上的缠线盘，所述联动轴的两端分别与联动盒的两对边转动连接，所述绕线盘盘身的外侧沿轴向依次开设两个线槽，用于缠绕两条绳索，两条绳索的一端分别缠绕于两个线槽上，两条绳索的另一端分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接。在本优选方案中，对于每级连杆结构采用一对两根绳索驱动，该连杆结构转动时，两根绳索的其中一根缩短，另一根伸长，且各级连杆结构可以独立运动，由绳索的长度变化实现该级连杆结构的转动，通过所有绳索的长度协同变化，即可实现整个操作臂的形变。优选的，每个所述绳索联动机构中的缠线盘有两个，分别位于所述联动轴的两端，位于所述联动轴同一端的各个缠线盘依次错开设置，所述联动盒以及N个绳索联动机构均相对于所述联动盒的中心轴对称。在本优选方案中，不同联动轴上的各个缠线盘在联动盒内交错排布，使得绳索互不干扰。优选的，位于一联动轴上的其中一个缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相同的第一方向缠绕；位于该联动轴上的另一缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相同的第二方向缠绕，所述第二方向为与第一方向相反的方向。在本优选方案中，这种绳索反向的设置使得当某一联动轴转动时，其中一个缠线盘的绳索伸长，另一缠线盘的绳索缩短。优选的，位于一联动轴上的每个缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相反的方向缠绕。在本优选方案中，其中一段操作臂的连杆机构转动方向与另一段操作臂的连杆机构转动方向相反，但两段操作臂仍然能实现同步联动。优选的，位于一联动轴上的两个缠线盘的线槽半径相同。在本优选方案中，由于绳索的伸缩量值与缠绕半径有关，当两段操作臂对应的各级连杆机构的长度一致时，两个缠线盘中的四个线槽半径相同则四根绳索的伸缩量一致。优选的，所述连杆结构包括连杆，所述连杆的一端分别向两侧形成两对称的延伸部，所述延伸部上开设有若干穿绳孔，两延伸部上的穿绳孔一一对称设置；所述连杆一端的端部内凹形成一母头，所述连杆的另一端外突形成一公头，任一连杆结构的母头与另一连杆结构的公头可匹配转动连接，即所述母头或公头的中心轴为连杆结构间的转动中心轴。优选的，所述延伸部上的穿绳孔与母头的中心轴位于同一平面内。在本优选方案中，连杆结构的母头的中心轴以及公头的中心轴均所在的平面为对称面，由于延伸部上的穿绳孔与母头的中心轴位于同一平面内，即绳索在穿绳孔处的固定位置位于的平面会与对称面垂直，因此位于同一缠线盘上的两条绳索的伸缩量值近似相等，其中一条绳索的伸长量与另一条绳索的缩短量基本一致，而绳索本身的弹性可以自动补偿其中的相差值。优选的，所述N个绳索联动机构均平行于所述联动盒的两端面。优选的，所述联动盒为内部中空的盒体，所述盒体的两端分别设有固定部，所述固定部的结构与所述母头的结构一致，用于与一级连杆结构的公头匹配转动连接；所述盒体的两对边上对称开设多个轴承孔，所述联动轴的两端形成轴颈并通过轴承以及轴承孔与所述盒体转动连接。与现有技术相比，本专利技术技术方案的有益效果是：本专利技术提供的绳索同步联动的串联操作臂装置采用两段操作臂联动的设计，通过对位于安全区域的操作臂进行控制即可间接控制位于危险区域内的另一端操作臂。组成操作臂的每级连杆结构采用一对两根绳索驱动，该连杆结构转动时，两根绳索的其中一根缩短，另一根伸长，且各级连杆结构可以独立运动，由绳索的长度变化实现该级连杆结构的转动，通过所有绳索的长度协同变化，即可实现整个操作臂的形变。本专利技术采用完全机械式机构，无需电源、电路等电气设备，解决了现有操作臂由于在危险环境或特殊场合中其电源、电路等容易受环境影响，难以在安全区域实现对其控制的问题，并且本专利技术装置的操作简便，操作臂的运动更为直观明了，可应用于危险区域的操作或医疗窥探镜应用等；同时由于操作臂无需安装电机进行驱动控制，大大减轻了机器臂的重量及其制作成本，具有较高的实用性。附图说明图1为本专利技术装置的整体结构示意图。图2为实施例2联动盒盒体及内部的绳索联动机构的示意图。图3为实施例2联动盒盒体及内部的绳索联动机构的平面示意图。图4为实施例2联动盒盒体的示意图。图5为实施例2绳索联动机构的平面示意图。图6为实施例2绳索联动机构的示意图。图7为实施例2连杆结构示意图。图8为图7转过另一角度的示意图。图9为实施例2联动盒与一级连杆结构的连接示意图。图10为实施例2联动盒与一级连杆结构的连接局部放大示意图。图11为实施例2联动盒与一段操作臂的连接示意图。具体实施方式附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案做进一步的说明。实施例1本实施例1提供了一种绳索同步联动的串联操作臂装置，如图1所示，包括：操作臂1和联动盒2，所述操作臂1由N级连杆结构3串联而成，所述联动盒2内依次设有N个绳索联动机构4，其两端分别与联动盒2的两对边转动连接；所述操作臂1有两段，且分别通过位于操作臂1端部的一级连杆结构3对称连接在所述联动盒2的两端，所述连杆结构3以及联动盒2的两端盒体上的对应位置均开设穿绳孔；所述绳索联本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种绳索同步联动的串联操作臂装置，其特征在于，包括：操作臂和联动盒，所述操作臂由N级连杆结构串联而成，所述联动盒内依次设有N个绳索联动机构，其两端分别与联动盒的两对边转动连接；所述操作臂有两段，且分别通过位于操作臂端部的一级连杆结构对称连接在所述联动盒的两端；所述连杆结构以及联动盒的两端盒体上的对应位置均开设穿绳孔；所述绳索联动机构上缠绕有绳索，缠绕后的绳索有两个自由端并分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接，连接时绳索依次穿过联动盒盒体上的穿绳孔以及各个连杆结构的穿绳孔直至到达该绳索所驱动的对应连杆结构后与其穿绳孔连接；两段操作臂的同一级连杆结构由对应的绳索联动机构及绳索独立联动。/n

【技术特征摘要】
1.一种绳索同步联动的串联操作臂装置，其特征在于，包括：操作臂和联动盒，所述操作臂由N级连杆结构串联而成，所述联动盒内依次设有N个绳索联动机构，其两端分别与联动盒的两对边转动连接；所述操作臂有两段，且分别通过位于操作臂端部的一级连杆结构对称连接在所述联动盒的两端；所述连杆结构以及联动盒的两端盒体上的对应位置均开设穿绳孔；所述绳索联动机构上缠绕有绳索，缠绕后的绳索有两个自由端并分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接，连接时绳索依次穿过联动盒盒体上的穿绳孔以及各个连杆结构的穿绳孔直至到达该绳索所驱动的对应连杆结构后与其穿绳孔连接；两段操作臂的同一级连杆结构由对应的绳索联动机构及绳索独立联动。


2.根据权利要求1所述的绳索同步联动的串联操作臂装置，其特征在于，所述绳索联动机构包括联动轴以及套设在联动轴上的缠线盘，所述联动轴的两端分别与联动盒的两对边转动连接，所述绕线盘盘身的外侧沿轴向依次开设两个线槽，用于缠绕两条绳索，两条绳索的一端分别缠绕于两个线槽上，两条绳索的另一端分别与两段操作臂的同一级连杆结构连接。


3.根据权利要求2所述的绳索同步联动的串联操作臂装置，其特征在于，每个所述绳索联动机构中的缠线盘有两个，分别位于所述联动轴的两端，位于所述联动轴同一端的各个缠线盘依次错开设置，所述联动盒以及N个绳索联动机构均相对于所述联动盒的中心轴对称。


4.根据权利要求3所述的绳索同步联动的串联操作臂装置，其特征在于，位于一联动轴上的其中一个缠线盘，其两个线槽上的两条绳索以相同的第一方向缠绕；位于该联动轴上...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯晓港，罗嘉辉，魏蒋坤，徐小明，蒋建平，王晓明，吴志刚，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东;44