绳驱动仿人机械臂及工业机器人制造技术

本发明专利技术公开一种绳驱动仿人机械臂，利用绳索驱动为主要的动力传递方式，通过将主要质量部件第一肩关节驱动组件、第二肩关节驱动组件、第三肩关节驱动组件以及肘腕关节驱动模块部分均进行后置(即靠近肩关节设置)，极大减少机械臂运动惯量，提高运行的安全性；本发明专利技术通过将与肘部传动滑轮相连的绳索穿设于肘部连接头内，与腕部传动滑轮相连的绳索设置于肘部连接头外部，实现了腕关节部分绳索与肘关节部分绳索之间的解耦。本发明专利技术实现了结构的轻量化，且不同功能部件的模块化使得机械臂结构更加简单，更加易于部署和维护。本发明专利技术还提出一种包含上述绳驱动仿人机械臂的工业机器人。种包含上述绳驱动仿人机械臂的工业机器人。种包含上述绳驱动仿人机械臂的工业机器人。

【技术实现步骤摘要】
绳驱动仿人机械臂及工业机器人


[0001]本专利技术属于自动化设备领域，涉及一种工业机械臂，特别是涉及一种轻量高集成度的绳驱动仿人机械臂及工业机器人。

技术介绍

[0002]传统的工业机械臂凭借其高速度、高精度和高鲁棒性等优点在工业领域得到广泛应用，它不仅可以替代人类完成繁重的劳动，还可以实现机械化和自动化的生产，因此广泛应用于工业制造、医学治疗、国防军工等领域，大大节约了劳动成本，促进了社会和经济的发展。传统工业机器人更关注工业产品的加工操作，以及机械臂本身的可重复定位精度、关节空间等。传统工业机器人大部分为关节型机器人，驱动电机均置于各个关节处，带来刚度大，质量高的问题，为了解决人机协作的安全性问题，现有机器人厂商尝试在传统关节型机器人上使用柔性部件，如弹性致动器、柔轮等，同时加装位置传感器和力传感器，试图在控制算法及硬件缓冲方面将机器人与人的交互变得更安全。
[0003]虽然目前的方法能够起到一定的安全预防和安全保障的作用，但是始终达不到机械臂的本质柔顺性，机械臂本体的质量和刚度造成机器人在执行任务时由于错误指令、响应速度等制约仍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种绳驱动仿人机械臂，其特征在于，包括：肩关节部分，所述肩关节部分包括中心支撑架、俯仰转动架、翻滚转动架、第一肩关节驱动组件、第二肩关节驱动组件和第三肩关节驱动组件；所述第一肩关节驱动组件与所述中心支撑架的轴向一端刚性连接，所述第一肩关节驱动组件能够驱动所述中心支撑架绕其轴线360
°
旋转；所述俯仰转动架转动连接于所述中心支撑架的轴向另一端，并垂直于所述中心支撑架的轴向设置，所述俯仰转动架的轴向一端设置第一俯仰轴导向滑轮，所述第二肩关节驱动组件的绳索绕经所述第一俯仰轴导向滑轮缠绕到所述俯仰转动架的线轮上，以驱动所述俯仰转动架相对所述中心支撑架俯仰转动；所述翻滚转动架转动连接于所述俯仰转动架上，并平行于所述中心支撑架的轴向设置，所述俯仰转动架的轴向另一端设置第二俯仰轴导向滑轮和翻滚轴导向滑轮，所述第三肩关节驱动组件的绳索依次绕经所述第二俯仰轴传动滑轮、所述翻滚轴导向滑轮缠绕到所述翻滚转动架的线轮上，以驱动所述翻滚转动架相对所述俯仰转动架翻转转动；肘关节部分，所述肘关节部分包括能够实现肘关节单自由度运动的共轭齿轮传动机构，所述共轭齿轮传动机构的一端通过肘部连接头与所述俯仰转动架的远离所述肩关节部分的一端刚性连接；所述共轭齿轮传动机构上设置肘部传动滑轮；腕关节部分，所述腕关节部分包括三自由度腕关节，所述三自由度腕关节的一端通过所述肘部连接头与所述共轭齿轮传动机构的另一端刚性连接；所述三自由度腕关节上设置腕部传动滑轮；肘腕关节驱动模块部分，所述肘腕关节驱动模块部分整体连接于所述俯仰转动架的靠近所述肩关节部分的一端；所述肘腕关节驱动模块部分包括肘关节驱动组件和腕关节驱动组件，所述肘关节驱动组件的绳索与所述肘部传动滑轮相连，以驱动所述共轭齿轮传动机构动作，所述腕关节驱动组件的绳索与所述腕部传动滑轮相连，以驱动所述三自由度腕关节动作；其中，与所述肘部传动滑轮相连的绳索穿设于所述肘部连接头内，与所述腕部传动滑轮相连的绳索位于所述肘部连接头外部。2.根据权利要求1所述的绳驱动仿人机械臂，其特征在于，所述中心支撑架包括：中心支撑板，所述中心支撑板的中点与所述第一肩关节驱动组件刚性连接；中心支撑架侧板，所述中心支撑架侧板设置有两块，两块所述中心支撑架侧板的一端分别连接于所述中心支撑板的两端，两块所述中心支撑架侧板的另一端分别与所述俯仰转动架的两端转动连接；支撑架导向滑轮，所述支撑架导向滑轮设置有两个，两个所述支撑架导向滑轮分别设置于所述中心支撑板的两端，两个所述支撑架导向滑轮分别用于将所述第二肩关节驱动组件和所述第三肩关节驱动组件的动力通过绳索传递至所述第一俯仰轴导向滑轮和所述第二俯仰轴导向滑轮。3.根据权利要求2所述的绳驱动仿人机械臂，其特征在于，所述第一肩关节驱动组件包括筒轴、底部固定板、内筒和内筒驱动模块，所述筒轴与所述底部固定板的一侧连接，所述内筒转动套设于所述筒轴外部，且所述内筒与所述中心支撑板的中点刚性连接，所述内筒驱动模块设置于所述底部固定板的另一侧，所述内筒驱动模块与缠绕于所述内筒上的绳索相连，以驱动所述内筒绕所述筒轴转动；所述第二肩关节驱动组件包括中筒和中筒驱动模块，所述中筒转动套设于所述内筒外
部，缠绕于所述中筒上的绳索的一端绕经所述第一俯仰轴导向滑轮缠绕到所述俯仰转动架的线轮上，所述中筒驱动模块与所述内筒驱动模块设置于所述底部固定板的同一侧，所述中筒驱动模块与缠绕于所述中筒上的绳索的另一端相连，以驱动所述中筒绕所述内筒转动；所述第三肩关节驱动组件包括外筒和外筒驱动模块，所述外筒转动套设于所述中筒外部，缠绕于所述外筒上的绳索的一端依次绕经所述第二俯仰轴传动滑轮、所述翻滚轴导向滑轮缠绕到所述翻滚转动架的线轮上，所述外筒驱动模块与所述内筒驱动模块设置于所述底部固定板的同一侧，所述外筒驱动模块与缠绕于所述外筒上的绳索的另一端相连，以驱动所述外筒绕所述中筒转动。4.根据权利要求2所述的绳驱动仿人机械臂，其特征在于，所述俯仰转动架包括中间安装件和端部连接轴，所述中间安装件的中部开设有中心安装圆孔，所述中间安装件的两端分别通过一所述端部连接轴与所述中心支撑架侧板转动连接；所述翻滚转动架包括翻滚连接轴和设置于所述翻滚连接轴上的外周开有穿线通孔的线轮，所述翻滚连接轴转动安装于所述中心安装圆孔内，且所述翻滚连接轴的远离所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王少萍，曾松，李少石，王昆仑，张益鑫，
申请(专利权)人：北京航空航天大学宁波创新研究院，
类型：发明
国别省市：