【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人，特别涉及两自由度球形纯滚动联动关节段。
技术介绍
1、随着人类工业化水平和设备集成度的提高，在众多领域诸如航空航天、核电站、矿井、石油化工等的建设、生产及维保过程中，时常要在空间狭小、结构密封的环境中进行装配制造和勘测检修等作业任务。绳驱柔性机械臂由于具有良好的弯曲特性，是上述任务开展的重要选择之一。
2、现有的绳驱性机械臂的每个关节连接处多为独立驱动，这样虽然可以提高整臂的冗余度，但相应的也会增加驱动器的数目，进而提高机械臂的控制难度、增加整臂的重量和成本。
3、鉴于此，克服上述现有技术所存在的缺陷是本领域亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中上述技术问题，本专利技术提供了一种两自由度球形纯滚动联动关节段，包括：若干四元数球形纯滚动关节单元，外连杆，联动绳，联动绳轮装置；
2、其中，关节单元包括：第一平台、第二平台、3根内连杆，两组共6个联动绳轮装置，每组联动绳轮装置周向均布设置在第一平台和第二平台上，内连杆位于第一平台和第二平台之间，内连杆的两端通过联动绳轮装置分别与第一平台和第二平台铰接；
3、相邻的关节单元之间通过外连杆相互连接；且位于相邻的关节单元的上相对应的2个联动绳轮装置通过一对联动绳进行联动，联动绳为“s”形联动绳，每对“s”形联动绳呈8字形交叉设置。
4、实际上，联动绳在执行定位精度要求高的作业任务时可以选择钢丝绳，在执行管内内窥探测任务时可以选择柔性材质绳索来避免对
5、进一步地，还包括驱动机构，驱动机构包括2组驱动器和2组驱动绳，2组驱动绳穿过每个关节单元；每组驱动绳包括2根驱动绳，2根驱动绳相互平行且为轴对称设置，4根驱动绳为周向均布设置；2组驱动器分别与2组驱动绳相连接，通过驱动驱动绳实现联动关节段的2个自由度的运动，同时使得每对“s”形联动绳被动运动且每对“s”形联动绳的运动方向相反。
6、更进一步地，第一平台和第二平台上周向均布有4个驱动绳孔。
7、通过这样的设置，两平台上各有4个成90°均布的绳孔，用于驱动钢丝绳的过线。
8、优选地，联动绳轮装置包括滚轮、支架座，滚轮和支架座固定连接；支架座上设有销孔，用于与内连杆的端部铰接；滚轮与固定设置在第一平台/第二平台上的滚轮架铰接；第一平台/第二平台的对应位置上设有开口槽，用以容纳滚轮。
9、通过这样的设置，内连杆通过与第一平台和第二平台上的相应绳轮进行铰接，从而实现两平台的联接。
10、优选地，滚轮沿着周面上设有2道绳槽，2道绳槽相互平行，用以容纳一对“s”形联动绳。
11、进一步地，联动绳轮装置上设有2个联动绳索预紧螺钉，用于一对联动绳的预紧。
12、更进一步地，每根“s”形联动绳的端部与1个绳索预紧螺钉相连接；当拧紧/松预紧螺钉时，与之对应的“s”形联动绳张紧/放松。
13、通过这样的设置，可以通过绳轮上的“预紧螺钉”对联动绳进行定期张紧来消除传动间隙。
14、优选地，外连杆为圆柱形杆，外连杆的两端分别与第一平台/第二平台的中心部相连接；外连杆的材质为刚性/柔性材质。
15、通过这样的设置，该外连杆在执行定位精度要求高的作业任务时选择刚性材质，在执行管内内窥探测任务时选择柔性材质来避免对管壁或关节段的损伤。
16、进一步地，每组驱动器包括一个气动肌肉和一根弹簧，分别与每组驱动绳相连接，同一组气动肌肉和弹簧为轴对称设置。
17、通过这样的设置，采用“气动肌肉+弹簧”的方式对整个关节段进行驱动，以此来提高关节段与环境交互的安全性。
18、优选地，相邻四元数球形纯滚动关节单元之间通过联动绳进行等角度联动。
19、该联动关节段的基本关节单元为四元数球形纯滚动关节，相邻基本关节单元之间通过联动绳进行等角度联动，整个关节段通过驱动钢丝绳进行驱动。
20、本专利技术具有如下有益技术效果：该关节段通过联动绳组进行相邻关节的联动，仅需2个驱动器即可实现单个关节段的2自由度(俯仰与偏航)控制，从而减少控制驱动器的数量(传统联动关节段至少需要3个驱动器)，降低控制难度及成本。
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1.一种两自由度联动关节段，其特征在于，包括：若干四元数球形纯滚动关节单元，外连杆，联动绳，联动绳轮装置；
2.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构包括2组驱动器和2组驱动绳，2组所述驱动绳穿过每个所述关节单元；每组所述驱动绳包括2根驱动绳，2根所述驱动绳相互平行且为轴对称设置，4根所述驱动绳为周向均布设置；2组所述驱动器分别与2组所述驱动绳相连接，通过驱动所述驱动绳实现所述联动关节段的2个自由度的运动，同时使得每对所述联动绳被动运动且每对联动绳的运动方向相反。
3.如权利要求2所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，所述第一平台和所述第二平台上周向均布有4个驱动绳孔。
4.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，所述联动绳轮装置包括滚轮、支架座，所述滚轮和所述支架座固定连接；所述支架座上设有销孔，用于与所述内连杆的端部铰接；所述滚轮与固定设置在所述第一平台/第二平台上的滚轮架铰接；所述第一平台/第二平台的对应位置上设有开口槽，用以容纳所述滚轮。
5.如
6.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，所述联动绳轮装置上设有2个联动绳索预紧螺钉，用于一对所述联动绳的预紧。
7.如权利要求6所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，每根联动绳的端部与1个所述绳索预紧螺钉相连接；当拧紧/松所述预紧螺钉时，与之对应的所述“S”形联动绳张紧/放松。
8.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，所述外连杆为圆柱形杆，所述外连杆的两端分别与所述第一平台/第二平台的中心部相连接；所述外连杆的材质为刚性/柔性材质。
9.如权利要求2所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，每组所述驱动器包括一个气动肌肉和一根弹簧，分别与每组所述驱动绳相连接，同一组所述气动肌肉和所述弹簧为轴对称设置。
10.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，相邻所述四元数球形纯滚动关节单元之间通过所述联动绳进行等角度联动。
...【技术特征摘要】
1.一种两自由度联动关节段，其特征在于，包括：若干四元数球形纯滚动关节单元，外连杆，联动绳，联动绳轮装置；
2.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构包括2组驱动器和2组驱动绳，2组所述驱动绳穿过每个所述关节单元；每组所述驱动绳包括2根驱动绳，2根所述驱动绳相互平行且为轴对称设置，4根所述驱动绳为周向均布设置；2组所述驱动器分别与2组所述驱动绳相连接，通过驱动所述驱动绳实现所述联动关节段的2个自由度的运动，同时使得每对所述联动绳被动运动且每对联动绳的运动方向相反。
3.如权利要求2所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，所述第一平台和所述第二平台上周向均布有4个驱动绳孔。
4.如权利要求1所述的两自由度球形纯滚动联动关节段，其特征在于，所述联动绳轮装置包括滚轮、支架座，所述滚轮和所述支架座固定连接；所述支架座上设有销孔，用于与所述内连杆的端部铰接；所述滚轮与固定设置在所述第一平台/第二平台上的滚轮架铰接；所述第一平台/第二平台的对应位置上设有开口槽，用以容纳所述滚轮。
5.如权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐子力，谢小伟，雷静桃，刘吉成，林志杨，茹锴，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：
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