一种基于三自由度串并混联机构的绳驱动腕部模块及其使用方法技术

本发明专利技术公开一种基于三自由度串并混联机构的绳驱动腕部模块，该腕部模块由三自由度串并联模块和驱控集成模块组成，三自由度串并联模块包括球面纯滚动并联机构和张力放大机构，球面纯滚动并联机构实现腕部二自由度球面运动，并联机构的下平台设计为一转动自由度，从而形成串并混联机构，而张力放大机构确保机构轻量化的同时不丢失刚度；驱控集成模块用于集成电机、驱动器以及控制器，形成独立的机电系统；本发明专利技术结合绳驱动和模块化的优势进行设计，具有质量轻、可重构以及柔顺性好等优点，提出的串并混联机构自由度配置与真人手腕一致，能够实现高逼真仿人腕部运动，为仿人服务机器人腕部设计提供新的设计思路。人腕部设计提供新的设计思路。人腕部设计提供新的设计思路。

【技术实现步骤摘要】
一种基于三自由度串并混联机构的绳驱动腕部模块及其使用方法


[0001]本专利技术涉及仿人服务机器人关节
，具体涉及一种基于三自由度串并混联机构的绳驱动腕部模块及其使用方法。

技术介绍

[0002]仿人臂是仿人服务机器人的重要执行系统，随着仿人服务应用场景日益复杂，仿人臂关节设计需要满足柔顺性、轻量化以及可重构等更高的要求。而目前采用传统刚性机构实现多自由度仿人臂关节具有质量大、柔顺性差以及结构复杂等缺点，难以满足仿人臂在非结构化环境下工作的要求。
[0003]绳驱动机构是指通过绳索传递运动和动力的机构，其属于刚柔耦合的结构，这类机构具有质量轻、惯量小以及柔顺性好等优势，且绳索传动布局灵活，容易实现多自由的配置。另外，从仿生学的角度分析，绳驱动与人手臂肌腱驱动方式类似，是实现人类手臂仿生设计的一种合理方案，因此，绳驱动机构被广泛应用于仿人臂关节的设计，但为了进一步降低仿人臂的质量，绳驱动仿人臂大多采用驱动后置的方式进行设计，该方式容易造成关节间运动耦合，且过长的绳索传递线路带来了控制带宽低、非线性摩擦严重等问题。
[0004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三自由度串并混联机构的绳驱动腕部模块，其特征在于，包括自上而下设置的三自由度串并联模块和驱控集成模块，所述三自由度串并联模块由并联机构上平台、张力放大机构、并联机构下平台、转动连接台、绳索固定螺钉、三自由度串并联模块外壳、轴承定位套筒、电机固连齿轮、球面纯滚动并联机构、深沟球轴承、前端绕绳转筒、薄垫片、后端绕绳转筒、塞打螺钉、塞打螺钉轴承以及电机传动齿轮组成；并联机构上平台与并联机构下平台通过球面纯滚动并联机构和张力放大机构连接，所述球面纯滚动并联机构包括三根沿周向120
°
均匀排布的并联机构连杆，三根并联机构连杆呈弯曲交错，使并联机构上平台在
‑
90
°
到90
°
间运动无干涉；所述张力放大机构包括上平台摆动架定位块、动滑轮、上平台摆动架、上平台绳索保持架、下平台绳索保持架、定滑轮、下平台摆动架、绳索换向销钉、绳索换向轴承以及下平台摆动架定位块；四个张力放大机构沿周向90
°
均匀排布在并联机构上平台与并联机构下平台之间，通过动滑轮在二自由度运动方向进行张力和刚度的放大。2.根据权利要求1所述的绳驱动腕部模块，其特征在于，所述深沟球轴承定位于三自由度串并联模块外壳内，并联机构下平台与转动连接台的凸缘分别嵌入深沟球轴承内圈，并用螺钉相互连接；前端绕绳转筒、薄垫片以及后端绕绳转筒依次套入转动连接台底面的圆柱内，并通过轴承定位套筒进行轴向定位，两个电机固连齿轮通过塞打螺钉轴承与塞打螺钉连接于轴承定位套筒上，两个电机传动齿轮分别与前端绕绳转筒和后端绕绳转筒通过螺钉固连，所述轴承定位套筒嵌入三自由度串并联模块外壳进行定位。3.根据权利要求2所述的绳驱动腕部模块，其特征在于，所述球面纯滚动并联机构实现腕部二自由度球面运动，并联机构下平台为一转动自由度，从而形成串并混联机构。4.根据权利要求1所述的绳驱动腕部模块，其特征在于，所述张力放大机构的张力放大倍数为两倍，刚度放大倍数为四倍。5.根据权利要求1所述的绳驱动腕部模块，其特征在于，所述并联机构连杆两端均通过连杆固定销、连接铰链与并联机构上平台和并联机构下平台连接。6.根据权利要求1所述的绳驱动腕部模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：管贻生，梁智豪，宋耀威，王斌，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：