【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械臂领域，尤其涉及一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节及其控制方法。
技术介绍
1、绳驱关节的耦合是在前端关节运动时，由于后端关节的绳索通过前端关节，导致绳索的长度发生相应的变化，影响对后端关节的控制。针对绳驱关节的耦合问题，采用解耦机构能够消除前端关节与后端关节间的运动耦合。目前，被动解耦机构大部分仅适用于单回转关节绳索解耦，对于串联多关节结构，需要在每个关节耦合处增加解耦机构，导致机械臂活动部分的尺寸和质量增加，难以满足敏捷机械臂的灵巧性要求。
2、机械臂三自由度串联肩关节一般采用电机加谐波减速器直连的方式，电机仍然位于机械臂的活动端，关节的惯量和质量大；多自由度并联肩关节虽然将电机放置于基座，但一般关节活动范围小，且有奇异，导致机械臂工作空间减小。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节及其控制方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
2、本专利技术的技术方案为一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，包括：
3、固定基座，所述固定基座上设置有基座解耦机构；
4、肩一回转关节，所述肩一回转关节设置在所述固定基座的上方，所述肩一回转关节包括肩一转子、肩一定子、第一交叉滚子轴承，所述肩一回转关节通过肩一转子和肩一回转轴连接，所述基座解耦机构设置在所述肩一回转关节和所述固定基座之间，所述基座解耦机构通过所述肩一回转轴与所述肩一回转关节连接；
5、肩二俯仰关节，所述肩二俯仰关节设置
6、肩三回转关节，所述肩三回转关节设置在所述肩二俯仰关节上方并与所述肩二转子连接，所述肩三回转关节包括肩三上定子、肩三转子、肩三绕线轮、第二交叉滚子轴承、肩三回转解耦机构，肩三回转轴设置在所述肩三转子内，所述肩三回转解耦机构通过所述肩三回转轴与所述肩三回转关节连接。
7、进一步，所述三自由度关节上还包括后端关节驱动绳、肩三关节驱动绳、肩二关节耦合绳、肩一关节驱动绳、肩一关节耦合绳和肩二关节驱动绳；
8、所述肩一关节驱动绳通过所述肩一回转关节连接到所述肩一转子上，所述肩一关节驱动绳用于驱动肩一绕线轮转动；
9、所述肩一关节耦合绳一端固定在肩一耦合轮，另一端固定在固定基座上；
10、所述肩二关节耦合绳依次通过所述肩一回转关节、所述基座解耦机构连接到所述固定基座上；
11、所述肩二关节驱动绳一端连接在基座解耦机构，另一端连接到第二电机绕线轮上；
12、所述肩三关节驱动绳一端固定在肩三转子，另一端依次通过所述肩二俯仰关节、所述肩一回转关节、所述基座解耦机构连接到第三电机绕线轮上；
13、所述后端关节驱动绳一端固定在后端活动关节上，另一端依次通过所述肩三回转解耦机构、所述肩二俯仰关节、所述肩一回转关节和所述基座解耦机构连接到所述电机绕线轮上。
14、进一步，所述肩一绕线轮、肩二绕线轮、肩三绕线轮、后端活动关节由所述肩一关节驱动绳、所述肩二关节驱动绳、所述肩三关节驱动绳和所述后端关节驱动绳共同产生的力矩差所驱动。
15、进一步，所述肩三转子与第二交叉滚子轴承的内圈连接，所述交叉滚子轴承的外圈与所述肩三上定子连接；
16、所述肩二耦合轮通过第一深沟球轴承与所述肩二固定轴连接，所述肩二第一绕线轮和肩二第二绕线轮与所述肩二固定轴分别通过第二深沟球轴承连接；
17、所述肩一转子通过第一交叉滚子轴承内圈与所述固定基座连接，交叉滚子轴承外圈固定在所述固定基座上。
18、进一步，所述肩三回转关节包括肩三回转轴、主动耦合轮、随动解耦轮组、驱动齿轮、随动齿轮、固定齿轮、随动支架、固定耦合轮、肩三绕线轮、肩三引导滑轮。
19、所述驱动齿轮、所述随动齿轮和所述固定齿轮构成行星齿轮系，组成差速运动机构；
20、所述肩三绕线轮通过所述肩三回转轴将运动传递到所述肩三回转解耦机构上，带动驱动齿轮运动所述驱动齿轮和所述肩三回转轴的转速相同，所述随动齿轮分别与所述驱动齿轮和所述固定齿轮啮合，所述固定齿轮与所述肩二俯仰关节固定连接。
21、进一步，所述基座解耦机构包括基座耦合滑轮、第一基座换向滑轮、第一动滑轮组、第二动滑轮组、肩一耦合轮、肩一回转轴、肩一引导滑轮、直线导轨和滑块。
22、所述肩一回转关节通过肩一转子与所述肩一回转轴连接，所述肩一耦合轮固定在所述肩一回转轴的输出端，所述肩一回转关节、所述肩一回转轴和所述肩一耦合轮以相同的角速度转动；
23、所述肩一关节驱动绳的一端固定在肩一驱动绕线轮上，所述肩一关节驱动绳采用同向闭环绕线，所述肩一关节驱动绳的另一端固定在第一电机绕线轮上，所述肩一关节驱动绳由绕线方向相反的开阖线和收缩线组成；
24、所述肩一关节耦合绳的固定端固定在所述肩一耦合轮上，所述肩一关节耦合绳的活动端依次通过所述第一基座换向滑轮和第一动滑轮组后固定在所述固定基座上，所述肩一关节耦合绳由开阖线和收缩线组成，开阖线和收缩线通过第一基座换向滑轮和第一动滑轮组的绕线方向相反。
25、进一步，所述肩二关节耦合绳的一端固定在肩二转子上，所述肩二关节耦合绳的开阖线和收缩线反向绕过肩二绕线轮，驱动肩二俯仰关节正反转，所述肩二关节耦合绳的输出端依次通过所述基座耦合滑轮、所述基座换向滑轮、所述第一动滑轮组和所述第二动滑轮组后固定在所述固定基座上；
26、所述肩二关节驱动绳的一端固定在动滑轮组上，所述肩二关节驱动绳依次通过驱动引导滑轮，所述肩二关节驱动绳以相反方向缠绕到第二电机绕线轮上。
27、进一步，所述肩三关节驱动绳的一端固定在肩三转子上，所述肩三关节驱动绳依次通过肩三引导滑轮、肩二绕线轮、基座耦合轮、基座换向轮、第一动滑轮组和第二动滑轮组后，绕过驱动引导轮，以相反方向缠绕到第三电机绕线轮上。
28、进一步，所述后端关节驱动绳的一端固定在后端关节上，所述后端关节驱动绳依次通过后端引导滑轮、主动耦合轮、随动解耦滑轮组、固定耦合轮、肩二绕线轮、基座耦合轮、基座换向轮、第一动滑轮组、第二动滑轮组后，绕过驱动引导轮，所述后端关节驱动绳以相反方向缠绕到第四电机绕线轮上。
29、进一步，所述第一动滑轮组和第二动滑轮组安装在滑块上，滑块安装在直线导轨上，滑块可以沿直线导轨直线往复运动。所述直线导轨设置在所述固定基座上。
30、本专利技术的有益效果是：
31、所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节本能够在不增大机械臂活动部分尺寸的前提下，实现对串联多关节绳索的解耦，将肩部及后端关节驱动电机放置于固定基座上，减轻机械臂的重量和惯量，满足敏捷机械臂的灵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
6.根据权利要求2所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
7.根据权利要求6所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
8.根据权利要求6所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
9.根据权利要求6所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
10.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
【技术特征摘要】
1.一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
4.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫磊，梁斌，郑梓烨，徐文福，周博文，王学谦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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