一种基于绳索驱动的机械臂制造技术

本发明专利技术涉及机械臂技术领域，具体而言，涉及一种基于绳索驱动的机械臂，该装置包括移动组件、工作组件以及驱动组件，驱动组件活动连接于移动组件上，工作组件与驱动组件一侧连接，工作组件与移动组件平行设置；工作组件包括多个关节臂以及用于驱动关节臂的驱动绳索，驱动组件通过驱动绳索分别与关节臂连接；沿驱动绳索延伸的方向，多个关节臂的直径逐渐减小，其中直径最大的关节臂靠近驱动组件。每个关节臂包括第一连接板、第二连接板以及连接柱。第一连接板的直径小于第二连接板的直径，第一连接板和第二连接板均为圆形，第一连接板与第二连接板平行且同轴设置时形成圆台。本发明专利技术解决了现有技术机械臂受自重影响末端变形导致运动精度较低。导致运动精度较低。导致运动精度较低。

【技术实现步骤摘要】
一种基于绳索驱动的机械臂


[0001]本专利技术涉及机械臂
，具体而言，涉及一种基于绳索驱动的机械臂。

技术介绍

[0002]本专利技术对于
技术介绍
的描述属于与本专利技术相关的相关技术，仅仅是用于说明和便于理解本专利技术的
技术实现思路
，不应理解为申请人明确认为或推定申请人认为是本专利技术在首次提出申请的申请日的现有技术。
[0003]随着工业化水平和机械设备集成度的不断提高，许多操作需要在狭小、非结构化且环境恶劣的空间中进行，这就需要机器人的灵活性更高，而传统的工业机器人已经无法满足在这些环境下操作的需求。超冗余机械臂，凭借其较多的自由度，使其具有灵活性高与避障能力强的特点，能够在核反应堆检查、航天飞机检修、灾后穿过碎石瓦砾搜救等领域作业，同时还能够通过控制冗余关节采用卷曲的方式对不规则物体的抓取。现有技术中的超冗余机械臂其具有多的驱动绳索大都是相互平行的直拉式，虽然降低了机构的复杂性，但是在机械臂长度较长时，机械臂需要克服自身重力产生的较大力矩，最后就会导致机械臂在抵消自身重力的情况下需要的驱动力较大，同时机械臂长度较大还会使其克服自重的过程中，导致机械臂末端变形及所受应力大，最后影响机械臂末端运动的精度。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种基于绳索驱动的机械臂，解决了现有技术机械臂受自重影响末端变形导致运动精度较低问题。
[0005]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种基于绳索驱动的机械臂，包括移动组件、工作组件以及驱动组件，驱动组件活动连接于移动组件上，工作组件与驱动组件一侧连接，工作组件与移动组件平行设置；工作组件包括多个关节臂以及用于驱动关节臂的驱动绳索，驱动组件通过驱动绳索分别与关节臂连接；沿驱动绳索延伸的方向，多个关节臂的直径逐渐减小，其中直径最大的关节臂靠近驱动组件；相邻两个关节臂之间通过万向构件转动连接。
[0007]本专利技术通过工作组件实现狭小、非结构化、环境恶劣的空间的作业，通过驱动组件为工作组件的工作提供动力，通过移动组件带动着驱动组件实现位置的变化，进而使得驱动组件带动着工作组件实现工作位置的调整。工作组件包括关节臂、驱动绳索以及万向构件，将多个直径不同的关节臂通过万向构件转动连接，并使用驱动绳索将所有关节臂进行串联，进而增加关节臂的长度，多个关节臂的直径依次减小，直径最大的一个关节臂位于远离驱动组件的一侧设置，当所有关节臂处于同轴状态时，整个工作组件为圆台状。本实施例通过直径逐渐减小的关节臂，能够有效的减小整个工作组件自身的重力，降低工作组件在工作过程中所受到的自重的影响，能够最大可能的减小工作组件末端的变形，同时，由于工作组件重力的减小，进而能够有效的提高工作组件在工作过程中的精度，解决现有技术机械臂受自重影响末端变形导致运动精度较低问题。
[0008]进一步的，上述每个关节臂包括第一连接板、第二连接板以及连接柱，第一连接板与第二连接板之间均匀间隔的连接有多个连接柱。通过设置的连接柱保证整个关节臂结构的紧固性。
[0009]进一步的，上述第一连接板的直径小于第二连接板的直径，第二连接板在关节臂中位于靠近驱动组件的一侧，第一连接板和第二连接板均为圆形，第一连接板与第二连接板平行且同轴设置时形成圆台，该圆台的母线和轴线之间的角度为大于0度且小于等于10度。通过将第一连接板的直径设置为小于第二连接板的直径，进一步减小整个工作组件的质量，提高工作组件运动的精度。
[0010]进一步的，上述万向构件包括十字万向节、两个第一支撑座和两个第二支撑座，两个第二支撑座间隔连接在第二连接板一侧，两个第一支撑座间隔连接在第一连接板一侧，两个第二支撑座、两个第一支撑座呈十字状排布，十字万向节包括圆形连接块以及四个均匀间隔连接在连接块外圆上的圆柱状连接头，四个连接头分别与两个第二支撑座、两个第一支撑座连接。通过设置的万向构件使得任一相邻两个关节臂之间都能够角度的变化。
[0011]进一步的，上述第一连接板、第二连接板、连接块上均开设有功能孔。通过设置的功能孔用于连接集成线路，保护线路不被损坏的同时还能够使整个装置外形更美观。
[0012]进一步的，上述每一个关节臂的第二连接板分别通过驱动绳索与驱动组件连接；与对应第二连接板连接的驱动绳索穿过此第二连接板与驱动组件之间所有的第一连接板和第二连接板。通过上述设置使得每个关节臂都能够单独被驱动组件所控制，提供整个装置工作的灵活性。
[0013]进一步的，上述所有的驱动绳索呈环形排列且分为均匀间隔的三组。
[0014]进一步的，上述驱动组件包括保护壳以及设置在保护壳内的伺服电机、联轴器、工作丝杠、滑块、固定滑轮、绳索固定块和工作板；保护壳远离关节臂的一侧敞开，保护壳内从上到下间隔设置有多个工作板，工作板上表面均匀间隔的设置有多个工作丝杠；工作丝杠远离关节臂的一端连接有联轴器和伺服电机，工作丝杠靠近关节臂的一端连接有绳索固定块；工作丝杠套设有滑块，滑块上连接有固定滑轮。通过设置的固定滑轮用于带动驱动绳索进行运动同时限制驱动绳索的运动方向，还能利用固定滑轮缩短驱动绳索二分之一的行程，降低驱动组件占用的空间，设置的绳索固定块用于限制驱动绳索的延伸方向，保证整个工作组件在工作过程中的精度。
[0015]进一步的，上述工作板靠近关节臂的一端与保护壳内壁之间设置有分线盘，分线盘上间隔开设有若干分线孔，分线孔与工作丝杠相对设置。
[0016]设置的分线盘用于使驱动绳索穿过并与固定滑轮连接，能够更加方便的实现每个驱动绳索对应一个伺服电机，使用者可以根据具体的工作环境选择驱动绳索工作的数量，使本装置的应用更加灵活。
[0017]进一步的，上述移动组件包括安装平台、重载丝杠、驱动电机、两个滑动轨、辅助块和与辅助块相配合的滑动块，两个重载丝杠平行且间隔设置，滑动轨与工作丝杠平行设置，安装平台位于滑动轨上且与保护壳下底壁连接，滑动轨和重载丝杠上均连接有滑动块，安装平台下表面连接有多个辅助块。
[0018]本专利技术具有以下有益效果：本申请设置移动组件、工作组件、驱动组件，将多个直径不同的关节臂通过万向构件转动连接，关节臂能够通过多个相串联的万向构件实现空间
中的弯曲，并使用驱动绳索将所有关节臂进行串联，进而增加关节臂的长度，多个关节臂的直径依次减小，通过直径逐渐减小的关节臂并通过驱动绳索斜拉排布的方式，不仅能够使工作组件在狭小、非结构化、环境恶劣的空间进行作业，还能够有效的减小整个工作组件自身的重力，降低工作组件在工作过程中所受到的自重的影响，能够最大可能的减小工作组件末端的变形，同时，由于工作组件重力的减小，进而能够有效的提高工作组件在工作过程中的精度，解决现有技术机械臂受自重影响末端变形导致运动精度较低问题。相对于平行式绳索驱动构型，在仅受自重的影响的情况下斜拉式的绳索驱动构型受到的最大应力为平行式构型的27.45％，应变为平行式构型的三分之二且末端位姿变形更小，斜拉式机械臂构型绳索驱动力最大值为20.1N，与同质量、同长度情况下的平行式绳索驱动构型的最大驱动本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于绳索驱动的机械臂，其特征在于，包括：移动组件(100)、工作组件(200)以及驱动组件(300)，所述驱动组件(300)活动连接于所述移动组件(100)上，所述工作组件(200)与所述驱动组件(300)一侧连接，所述工作组件(200)与所述移动组件(100)平行设置；所述工作组件(200)包括多个关节臂(210)以及用于驱动所述关节臂(210)的驱动绳索(220)，所述驱动组件(300)通过所述驱动绳索(220)分别与所述关节臂(210)连接；沿所述驱动绳索(220)延伸的方向，多个所述关节臂(210)的直径逐渐减小，其中直径最大的关节臂(210)靠近所述驱动组件(300)；相邻两个所述关节臂(210)之间通过万向构件(230)转动连接。2.根据权利要求1所述的基于绳索驱动的机械臂，其特征在于，每个所述关节臂(210)包括第一连接板(211)、第二连接板(212)以及连接柱(213)，所述第一连接板(211)与所述第二连接板(212)之间均匀间隔的连接有多个所述连接柱(213)。3.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的机械臂，其特征在于，所述第一连接板(211)的直径小于所述第二连接板(212)的直径，所述第二连接板(212)在所述关节臂(210)中位于靠近所述驱动组件(300)的一侧，所述第一连接板(211)和所述第二连接板(212)均为圆形，所述第一连接板(211)与所述第二连接板(212)平行且同轴设置时形成圆台，该圆台的母线和轴线之间的角度为大于0度且小于等于10度。4.根据权利要求2所述的基于绳索驱动的机械臂，其特征在于，所述万向构件(230)包括十字万向节、两个第一支撑座(231)和两个第二支撑座(232)，两个所述第二支撑座(232)间隔连接在所述第二连接板(212)一侧，两个所述第一支撑座(231)间隔连接在所述第一连接板(211)一侧，两个所述第二支撑座(232)、两个所述第一支撑座(231)呈十字状排布，所述十字万向节包括圆形连接块(234)以及四个均匀间隔连接在所述连接块(234)外圆上的圆柱状连接头(235)，四个所述连接头(235)分别与两个所述第二支撑座(232)、两个所述第一支撑座(231)连接。5.根据权利要求4所述的基于绳索驱动的机械臂，其特征在于，所述第一连接板(211)、所述第二连接板(212)、所述连接块(234)上均开设有功能孔(233)。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新彬，刘宏伟，苏庆，刘满禄，谭立国，霍建文，宿浩翔，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：