一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节制造技术

本发明专利技术属于机器人关节技术领域，公开一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，包括固定座、活动部、驱动装置和至少两个弹力腱绳组；活动部包括活动部主体和两个驱动轮；两个驱动轮的中心轴均沿左右方向延伸，并分别与活动部主体的左右两侧枢轴连接且枢接轴沿前后方向延伸；活动部的前后侧各设置有至少一个弹力腱绳组；弹力腱绳组包括两根弹力腱绳，两根弹力腱绳的一端与固定座固定连接，另一端分别与两个驱动轮固定连接；驱动装置包括两个电机和一根封闭的驱动腱绳，驱动腱绳依次从后往前地绕过第一个驱动轮、绕过第一个电机的输出端、从后往前地绕过第二个驱动轮、绕过第二个电机的输出端；从而可实现万向摆动且具有良好的抗冲击性能和柔顺性能。性能和柔顺性能。性能和柔顺性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节


[0001]本专利技术涉及机器人关节
，尤其涉及一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节。

技术介绍

[0002]人的腕部的腕骨与小臂的尺骨和挠骨通过软骨非刚性连接，有俯仰和偏摆两个自由度，依靠肌腱驱动，具有很强的抗冲击能力。要实现较好的仿生效果，仿生腕部关节需要具有对应的自由度，并且具有一定的柔顺性，且能吸收外部环境的意外冲击而不损坏。
[0003]现有的机器人腕部结构一般包括固定部分和运动部分，固定部分用于与机器人末端固定连接，运动部分用于与机械夹爪连接，固定部分和运动部分之间通常为轴承连接、铰接等刚性连接，虽然运动精度较高但是抗冲击能力较低；而且大部分现有的机器人腕部中一般使用齿轮传动机构进行传动，抗冲击能力较差，还有一些现有的机器人腕部虽然使用绳驱传动机构、摩擦轮驱动机构、带传动机构等进行传动，以提高抗冲击能力，但无法很好的实现仿生的柔顺性。

技术实现思路

[0004]鉴于上述现有技术的不足之处，本申请的目的在于提供一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，可实现万向摆动且具有良好的抗冲击性能和柔顺性能。
[0005]第一方面，本申请提供一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，包括固定座、活动部和用于驱动所述活动部摆动的驱动装置，还包括至少两个弹力腱绳组；所述活动部包括活动部主体和两个驱动轮；两个所述驱动轮的中心轴均沿左右方向延伸，两个所述驱动轮分别与所述活动部主体的左右两侧枢轴连接且枢接轴沿前后方向延伸；所述活动部的前后两侧各设置有至少一个所述弹力腱绳组；每个所述弹力腱绳组包括两根弹力腱绳，两根所述弹力腱绳的一端与所述固定座固定连接，两根所述弹力腱绳的另一端分别与两个所述驱动轮固定连接；所述驱动装置包括两个电机和一根封闭的驱动腱绳，所述驱动腱绳依次从后往前地绕过第一个所述驱动轮、绕过第一个所述电机的输出端、从后往前地绕过第二个所述驱动轮、绕过第二个所述电机的输出端。
[0006]该基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的固定座和活动部之间通过弹力腱绳组连接，属于非刚性连接，使关节具有良好的抗冲击性能和柔顺性能，工作时，通过控制两个电机的转动方向和转动角度可实现活动部的万向摆动，且由于通过驱动腱绳带动活动部摆动，与齿轮传动机构相比，具有更高的抗冲击能力。
[0007]优选地，所述活动部主体包括两个上下分布的第一连接件；所述活动部还包括两个第二连接件；其中一个所述第二连接件的上下两端分别与两个所述第一连接件的右端枢轴连接，另一个所述第二连接件的上下两端分别与两个所述第一连接件的左端枢轴连接，
两个所述第一连接件和两个所述第二连接件组成平行四边形连杆结构；两个所述驱动轮分别与两个所述第二连接件固定连接。
[0008]通过该平行四边形连杆结构可保证无论活动部如何摆动，两个驱动轮的始终保持平行，能够有效避免驱动腱绳从驱动轮上脱落，进而降低对活动部摆动范围的限制。
[0009]优选地，所述活动部主体还包括至少一个第三连接件，所述第三连接件与所述第二连接件平行，且所述第三连接件的上下两端分别与两个所述第一连接件的中部枢轴连接。
[0010]通过设置第三连接件可提高活动部的结构强度，提高活动部的结构稳定性和承压能力。
[0011]优选地，所述驱动轮包括驱动轮主体和与所述驱动轮主体同轴固定设置的轮轴，所述轮轴设置在所述驱动轮主体和所述活动部主体之间；所述弹力腱绳与所述轮轴固定连接。
[0012]优选地，所述轮轴上可转动地套设有一个旋转支架，所述旋转支架上设置有用于对所述弹力腱绳导向的第一导向轮。
[0013]优选地，对于每根与所述轮轴连接的所述弹力腱绳，相应的所述旋转支架上均对应地设置有两个所述第一导向轮，且两个所述第一导向轮夹住所述弹力腱绳。
[0014]优选地，所述第一导向轮的旋转轴朝远离所述活动部的方向倾斜延伸。
[0015]优选地，所述活动部的前后两侧各设置有两个所述弹力腱绳组。
[0016]优选地，所述弹力腱绳的预张紧力可调。
[0017]优选地，所述驱动装置还包括四个第二导向轮，其中两个所述第二导向轮分别设置在其中一个所述驱动轮前后侧的正下方，另外两个所述第二导向轮分别设置在另一个所述驱动轮前后侧的正下方；所述驱动腱绳从后往前地绕过第一个所述驱动轮后经第一个所述第二导向轮的导向后延伸至第一个所述电机的输出端，绕过第一个所述电机的输出端后经过第二个所述第二导向轮的导向后延伸至第二个所述所述驱动轮，绕过第二个所述所述驱动轮后经过第三个所述第二导向轮的导向后延伸至第二个所述电机的输出端，绕过第二个所述电机的输出端后经过第四个所述第二导向轮的导向后延伸至第一个所述驱动轮。
[0018]有益效果：本申请提供的一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，其固定座和活动部之间通过弹力腱绳组连接，属于非刚性连接，使关节具有良好的抗冲击性能和柔顺性能，工作时，通过控制两个电机的转动方向和转动角度可实现活动部的万向摆动，且由于通过驱动腱绳带动活动部摆动，与齿轮传动机构相比，具有更高的抗冲击能力。
附图说明
[0019]图1为本专利技术实施例提供的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的结构示意图。
[0020]图2为本专利技术实施例提供的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的偏摆运动示意图。
[0021]图3为本专利技术实施例提供的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的俯仰运动示意图。
[0022]图4为本专利技术实施例提供的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的驱动装置的结构示意图。
[0023]图5为本专利技术实施例提供的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的活动部的侧视图。
[0024]图6为本专利技术实施例提供的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节的活动部的俯视图。
[0025]图7为一种示例性的弹力腱绳的结构示意图。
[0026]标号说明：1、固定座；101、安装腔；2、活动部；3、驱动装置；301、电机；302、驱动腱绳；303、第二导向轮；4、弹力腱绳组；401、弹力腱绳；402、第一股弹力腱绳；403、第一螺柱；404、第二股弹力腱绳；405、第二螺柱；406、双向螺筒；5、活动部主体；501、第一连接件；502、第三连接件；6、驱动轮；601、驱动轮主体；602、轮轴；603、环状凹槽；7、第二连接件；8、旋转支架；9、第一导向轮；901、旋转轴。
具体实施方式
[0027]下面详细描述本专利技术的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0028]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，包括固定座（1）、活动部（2）和用于驱动所述活动部（2）摆动的驱动装置（3），其特征在于，还包括至少两个弹力腱绳组（4）；所述活动部（2）包括活动部主体（5）和两个驱动轮（6）；两个所述驱动轮（6）的中心轴均沿左右方向延伸，两个所述驱动轮（6）分别与所述活动部主体（5）的左右两侧枢轴连接且枢接轴沿前后方向延伸；所述活动部（2）的前后两侧各设置有至少一个所述弹力腱绳组（4）；每个所述弹力腱绳组（4）包括两根弹力腱绳（401），两根所述弹力腱绳（401）的一端与所述固定座（1）固定连接，两根所述弹力腱绳（401）的另一端分别与两个所述驱动轮（6）固定连接；所述驱动装置（3）包括两个电机（301）和一根封闭的驱动腱绳（302），所述驱动腱绳（302）依次从后往前地绕过第一个所述驱动轮（6）、绕过第一个所述电机（301）的输出端、从后往前地绕过第二个所述驱动轮（6）、绕过第二个所述电机（301）的输出端。2.根据权利要求1所述的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，其特征在于，所述活动部主体（5）包括两个上下分布的第一连接件（501）；所述活动部（2）还包括两个第二连接件（7）；其中一个所述第二连接件（7）的上下两端分别与两个所述第一连接件（501）的右端枢轴连接，另一个所述第二连接件（7）的上下两端分别与两个所述第一连接件（501）的左端枢轴连接，两个所述第一连接件（501）和两个所述第二连接件（7）组成平行四边形连杆结构；两个所述驱动轮（6）分别与两个所述第二连接件（7）固定连接。3.根据权利要求2所述的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，其特征在于，所述活动部主体（5）还包括至少一个第三连接件（502），所述第三连接件（502）与所述第二连接件（7）平行，且所述第三连接件（502）的上下两端分别与两个所述第一连接件（501）的中部枢轴连接。4.根据权利要求1所述的基于张拉结构的腱驱仿生腕部关节，其特征在于，所述驱动轮（6）包括驱动轮主体（601）和与所述驱动轮主体（601）同轴固定设置的轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢雄敦，江德智，温志庆，
申请(专利权)人：季华实验室，
类型：发明
国别省市：