【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂，更具体涉及绳驱拟人臂。
技术介绍
1、随着对机器人技术研究的不断深入，机器人的性能和应用场景不断被拓展，不同的机械臂能在不同的应用场景中体现出不同的性能，与此同时机器人的种类也更加细化。当今时代人们生活水平的提高，推动着机器人在近些年不断从工业领域过渡到家用服务领域，为满足人们对机器人使用需求上不断提高的要求，针对具有更高安全性的服务机器人需求也在不断提升。然而如今机械臂领域的主要型号依然为应用于传统工业领域的工业机械臂，工业机械臂在机械臂领域的比重依然达到了80％以上。
2、针对机械臂应用场景的不断细化与研究深入，传统工业机械臂在不同使用场景下的使用缺点也逐渐凸显出来：
3、(1)传统机械臂关节通常将电机驱动器等电器元件布置在机械臂的关节内部，内部结构复杂；
4、(2)由于驱动电气原件的内置导致机械臂每个关节的重量分配比较平均，机械臂远端依然保持着较大的质量惯性；
5、(3)工业机械臂整体呈刚性，遇到编码器出现问题以及断电等情况会对周围人员造成伤害，安全性差。
6、这些缺点对于服务型机械臂的应用带来了较大的危险性，因此出现了诸如绳索等柔性介质作为驱动的机械臂在近些年被设计出来解决上述问题。
7、虽然绳驱机械臂解决了传统工业机械臂整体呈刚性的问题，但是在拟人化护理操作和高性能养老服务领域的相关应用中，由于任务和环境的复杂性以及对机械臂的安全性要求较高，因此需要研制一款刚度可调的绳驱机械臂来解决这样的问题。
8、现有专利公告号
9、专利公告号为us20180065243a1的专利文献公开的机械臂包括：肩关节组件，其连接到上臂部分，并且包括用于产生驱动力的驱动单元；肘关节组件设置在上臂部和前臂部之间，并且通过从驱动单元提供驱动力来操作；腕关节组件设置在前臂部分和手部分之间，并且通过从驱动单元提供驱动力来操作，其无法根据实际应用调节绳索刚度，其同样不适用于本领域。
10、专利公告号为cn115107006a的专利文献公开了一种机械臂及机器人，涉及机器人
机械臂包括：第一机械关节、第二机械关节和驱动组件；第一机械关节包括转动连接的第一固定件和第一活动件；第二机械关节包括转动连接的第二固定件和第二活动件；第一工作模式下，至少两个驱动源能够驱动第二活动件相对于第二固定件旋转，并使得第一活动件相对于第一固定件的位置固定；第二工作模式下，驱动源驱动第二活动件、第二固定件和第一活动件相对于第一固定件旋转，并使得第二活动件相对于第二固定件的位置固定。该机械臂能够实现至少两个驱动源对多个关节的耦合驱动，提高驱动源的利用率，但其是通过增加滑轮组的数量来进行一定的刚度调节，这样会增加结构的复杂度。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题在于，如何调节绳驱机械臂中绳索的刚度。
2、本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：绳驱拟人臂，包括肩部组件、肘部组件、腕部组件，所述肩部组件通过肘部组件与腕部组件相连，所述肘部组件包括转动连接的大臂和小臂以及驱动小臂相对于大臂转动的驱动组件，所述肩部组件与大臂相连，所述腕部组件与小臂转动连接，所述驱动组件通过驱动绳与大臂、小臂、腕部组件传动连接，所述驱动组件包括设于大臂内的两个驱动源，所述大臂内转动连接有两个传动轴，两个所述驱动源分别与一个传动轴传动连接并能够驱动传动轴以其轴线为转轴转动，所述驱动绳包括驱动绳二，所述驱动绳二的两端分别固定并缠绕在两个传动轴上，所述驱动绳二上设置有变刚度组件，所述变刚度组件包括导向轴、导向套、能够相对移动的拉板和拉块，所述拉板和拉块分别与驱动绳二的一段相连，所述导向轴、导向套设于拉板与拉块之间且位于同一水平面，所述导向轴、拉块、导向套、拉板之间依次通过连杆转动连接并形成四边形结构，所述导向轴与导向套之间滑动套接，且导向轴还通过弹簧与导向套弹性连接，驱动所述小臂相对大臂转动的驱动绳二与驱动腕部组件相对小臂转动的驱动绳为错位设置。
3、通过在驱动绳一上设置变刚度模块，通过驱动两个驱动源反向转动可使得绳索被拉长或收紧，可根据不同的作业场景进行调节绳索的张紧度，使得绳索刚度可调，通过驱动两个驱动源同向转动可驱动小臂相对大臂转动，通过将驱动所述小臂相对大臂转动的驱动绳一与驱动腕部组件相对小臂转动的驱动绳为错位设置，实现了肘部运动与腕部绳索解耦。
4、作为优选的技术方案，所述大臂包括大臂侧板、传动轮组一，所述大臂侧板一端与肩部组件的输出端固定连接，另一端转动连接有传动轮组一，所述传动轮组一包括多个并排设置的传动轮，所述小臂包括小臂侧板、传动轮组二，所述小臂侧板一端转动连接有传动轮组二，另一端与腕部组件转动配合，所述传动轮组二包括多个并排设置的传动轮，所述传动轮组一和传动轮组二之间还设有肘部连接杆，所述肘部连接杆一端与传动轮组一转动连接，另一端与传动轮组二转动连接。
5、作为优选的技术方案，所述大臂上还转动连接有导向轮组，所述导向轮组包括导向轮一和导向轮二，所述传动轮组二包括设有至少两个绳槽的传动轮十四，所述驱动绳二包括第一绳索和第二绳索，所述第一绳索一端与一个传动轴缠绕固定，中间部“8”字撘绕经过导向轮一的一侧、传动轮组一和传动轮组二另一侧，另一端与传动轮十四上的一个绳槽固定连接，所述第二绳索一端与传动轮十四上的另一绳槽固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组一和传动轮组二的一侧、导向轮二的另一侧，另一端与另一传动轴缠绕固定。
6、作为优选的技术方案，还包括电机四，所述电机四固定连接在大臂侧板上，所述大臂侧板上还转动连接有传动轴三，所述传动轴三通过同步带三与电机四的输出端传动连接，所述驱动绳包括驱动绳三，所述小臂侧板上固定连接有连接板，所述连接板上转动连接有换向轮二，所述小臂侧板上转动连接有换向轮一，所述换向轮二通过驱动绳三与换向轮二、传动轴三传动连接，所述电机四能够驱动换向轮二以其轴线为转轴转动，所述换向轮二与腕部组件固定连接。
7、作为优选的技术方案，还包括固定在大臂侧板上的电机五、电机六，所述大臂侧板上还转本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.绳驱拟人臂，包括肩部组件、肘部组件、腕部组件，所述肩部组件通过肘部组件与腕部组件相连，所述肘部组件包括转动连接的大臂和小臂以及驱动小臂相对于大臂转动的驱动组件，所述肩部组件与大臂相连，所述腕部组件与小臂转动连接，所述驱动组件通过驱动绳与大臂、小臂、腕部组件传动连接，其特征在于，所述驱动组件包括设于大臂内的两个驱动源，所述大臂内转动连接有两个传动轴，两个所述驱动源分别与一个传动轴传动连接并能够驱动传动轴以其轴线为转轴转动，所述驱动绳包括驱动绳二，所述驱动绳二的两端分别固定并缠绕在两个传动轴上，所述驱动绳二上设置有变刚度组件，所述变刚度组件包括导向轴、导向套、能够相对移动的拉板和拉块，所述拉板和拉块分别与驱动绳二的一段相连，所述导向轴、导向套设于拉板与拉块之间且位于同一水平面，所述导向轴、拉块、导向套、拉板之间依次通过连杆转动连接并形成四边形结构，所述导向轴与导向套之间滑动套接，且导向轴还通过弹簧与导向套弹性连接，驱动所述小臂相对大臂转动的驱动绳二与驱动腕部组件相对小臂转动的驱动绳为错位设置。
2.根据权利要求1所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述大臂包括大臂侧板、传动
3.根据权利要求2所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述大臂上还转动连接有导向轮组，所述导向轮组包括导向轮一和导向轮二，所述传动轮组二包括设有至少两个绳槽的传动轮十四，所述驱动绳二包括第一绳索和第二绳索，所述第一绳索一端与一个传动轴缠绕固定，中间部“8”字撘绕经过导向轮一的一侧、传动轮组一和传动轮组二另一侧，另一端与传动轮十四上的一个绳槽固定连接，所述第二绳索一端与传动轮十四上的另一绳槽固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组一和传动轮组二的一侧、导向轮二的另一侧，另一端与另一传动轴缠绕固定。
4.根据权利要求2所述的绳驱拟人臂，其特征在于，还包括电机四，所述电机四固定连接在大臂侧板上，所述大臂侧板上还转动连接有传动轴三，所述传动轴三通过同步带三与电机四的输出端传动连接，所述驱动绳包括驱动绳三，所述小臂侧板上固定连接有连接板，所述连接板上转动连接有换向轮二，所述小臂侧板上转动连接有换向轮一，所述换向轮二通过驱动绳三与换向轮二、传动轴三传动连接，所述电机四能够驱动换向轮二以其轴线为转轴转动，所述换向轮二与腕部组件固定连接。
5.根据权利要求2所述的绳驱拟人臂，其特征在于，还包括固定在大臂侧板上的电机五、电机六，所述大臂侧板上还转动连接有传动轴四和传动轴五，所述电机五通过同步带四与传动轴四传动连接，所述电机六通过通过同步带五与传动轴五传动连接，所述驱动绳还包括驱动绳四，所述腕部组件包括活动连接的小臂限位板和腕部面板，所述驱动绳四包括绳索七和绳索八，所述绳索七一端与腕部面板的角二固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组二、传动轮组一，另一端与传动轴四一端缠绕固定，所述绳索八一端与角四固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组二、传动轮组一，另一端与传动轴四另一端缠绕固定，所述角二与角四为对角。
6.根据权利要求5所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述驱动绳还包括驱动绳五，所述驱动绳五包括绳索九和绳索十，所述绳索九一端与腕部面板的角一固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组二、传动轮组一，另一端与传动轴五一端缠绕固定，所述绳索十一端与角三固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组二、传动轮组一，另一端与传动轴五另一端缠绕固定，所述角一与角三为对角。
7.根据权利要求1所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述肩部组件包括肩部固定支架、绳驱俯仰组件、绳驱偏航组件、绳驱横滚组件，所述肩部固定支架上固定连接有绳驱俯仰组件，所述绳驱俯仰组件的转动端固定有绳驱偏航组件，所述绳驱偏航组件的转动端固定连接有绳驱横滚组件，所述绳驱俯仰组件包括电机一、主动轮一、从动轮一、驱动绳一，所述肩部固定支架一侧转动连接有主动轮一和从动轮一，所述肩部固定支架另一侧固定连接有电机一，所述电机一的输出端与主动轮一传动连接，所述主动轮一通过驱动绳一与从动轮一传动连接。
8.根据权利要求7所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述驱动绳一一端与主动轮一的一段缠绕固定并“8”字撘绕经过从动轮一，另一端与主动轮一的另一段缠绕固定，所述电机一能够驱动主动轮一上的驱动绳一的收卷或释放并致使从动轮一上的驱动绳...
【技术特征摘要】
1.绳驱拟人臂，包括肩部组件、肘部组件、腕部组件，所述肩部组件通过肘部组件与腕部组件相连，所述肘部组件包括转动连接的大臂和小臂以及驱动小臂相对于大臂转动的驱动组件，所述肩部组件与大臂相连，所述腕部组件与小臂转动连接，所述驱动组件通过驱动绳与大臂、小臂、腕部组件传动连接，其特征在于，所述驱动组件包括设于大臂内的两个驱动源，所述大臂内转动连接有两个传动轴，两个所述驱动源分别与一个传动轴传动连接并能够驱动传动轴以其轴线为转轴转动，所述驱动绳包括驱动绳二，所述驱动绳二的两端分别固定并缠绕在两个传动轴上，所述驱动绳二上设置有变刚度组件，所述变刚度组件包括导向轴、导向套、能够相对移动的拉板和拉块，所述拉板和拉块分别与驱动绳二的一段相连，所述导向轴、导向套设于拉板与拉块之间且位于同一水平面，所述导向轴、拉块、导向套、拉板之间依次通过连杆转动连接并形成四边形结构，所述导向轴与导向套之间滑动套接，且导向轴还通过弹簧与导向套弹性连接，驱动所述小臂相对大臂转动的驱动绳二与驱动腕部组件相对小臂转动的驱动绳为错位设置。
2.根据权利要求1所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述大臂包括大臂侧板、传动轮组一，所述大臂侧板一端与肩部组件的输出端固定连接，另一端转动连接有传动轮组一，所述传动轮组一包括多个并排设置的传动轮，所述小臂包括小臂侧板、传动轮组二，所述小臂侧板一端转动连接有传动轮组二，另一端与腕部组件转动配合，所述传动轮组二包括多个并排设置的传动轮，所述传动轮组一和传动轮组二之间还设有肘部连接杆，所述肘部连接杆一端与传动轮组一转动连接，另一端与传动轮组二转动连接。
3.根据权利要求2所述的绳驱拟人臂，其特征在于，所述大臂上还转动连接有导向轮组，所述导向轮组包括导向轮一和导向轮二，所述传动轮组二包括设有至少两个绳槽的传动轮十四，所述驱动绳二包括第一绳索和第二绳索，所述第一绳索一端与一个传动轴缠绕固定，中间部“8”字撘绕经过导向轮一的一侧、传动轮组一和传动轮组二另一侧，另一端与传动轮十四上的一个绳槽固定连接，所述第二绳索一端与传动轮十四上的另一绳槽固定，中间部“8”字撘绕经过传动轮组一和传动轮组二的一侧、导向轮二的另一侧，另一端与另一传动轴缠绕固定。
4.根据权利要求2所述的绳驱拟人臂，其特征在于，还包括电机四，所述电机四固定连接在大臂侧板上，所述大臂侧板上还转动连接有传动轴三，所述传动轴三通过同步带三与电机四的输出端传动连接，所述驱动绳包括驱动绳三，所述小臂侧板上固定连接有连接板，所述连接板上转动连接有换向轮二，所述小臂侧板上转动连接有换向轮一，所述换向轮二通过驱动绳三与换向轮二、传动轴三传动连接，所述电机四能够驱动换向轮二以其轴线为转轴转动，所述换向轮二与腕部组件固定连接。
5.根据权利要求2所述的绳驱拟人臂，其特征在于，还包括固定在大臂侧板上的电机五、...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁斌，焦春亭，周伟，孙胜春，韩亮，梁论飞，曹茹雪，
申请(专利权)人：江淮前沿技术协同创新中心，
类型：发明
国别省市：
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