【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机械手，具体涉及一种非对称集中式刚柔耦合机械臂。
技术介绍
1、目前的绳驱机械臂存在以下的问题：
2、现存机械臂的对称式机电分离机构的驱动总成的轴向长度大于被动解耦机构的长度，由于被动解耦机构的长度是根据被动解耦原理接近于极限的尺寸配置，所以只能通过优化驱动总成的尺寸来满足航天等领域对空间占用严格的搭载要求。非对称式设计可以不考虑电机卷绳轴之间的空间约束，使得驱动总成能够极大程度得到占用空间的优化，但非对称式集中(机电分离)设计会导致主动绳索出绳时非对称配置，不能沿用从驱动总成导出后的现有机械臂驱传系统配置。
3、现存机械臂的主动绳索从电机驱动后经导向后连接至对应关节，即驱传路径为：电机-主动绳索-关节。该驱传方式难以实现模块化设计，需要通过断开单根索的传动路径实现中间关节与关节的分离。
技术实现思路
1、本专利技术为解决上述的技术问题而提供一种非对称集中式刚柔耦合机械臂。
2、为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，包括驱动总成、解耦机构、肩部模块、模块化绳驱臂杆和腕关节总成。
4、所述模块化绳驱臂杆包含有至少一个第一绳驱式臂节和第二绳驱式臂节，所述至少一个第一绳驱式臂节与所述肩部模块转动连接。
5、所述腕关节总成具有多个回转机构和球型腕关节，所述球型腕关节具有多个并联的支链，多个所述回转机构分别与多个所述支链连接，以使多个所述回转机构的复合运动构成所述
6、所述驱动总成连有独立工作的第一驱动绳、至少一个第二驱动绳和多个第三驱动绳，所述第一驱动绳、至少一个第二驱动绳和多个第三驱动绳均配置为经过所述解耦机构过渡。
7、所述第一驱动绳连接至所述肩部模块，以驱动所述肩部模块运动。
8、所述至少一个第二驱动绳与所述至少一个第一绳驱式臂节连动，以驱动所述至少一个第一绳驱式臂节运动。
9、所述第二绳驱式臂节具有多个刚性中继传动部件，所述第二绳驱式臂节与相邻的第一绳驱式臂节错位且固定连接。
10、所述多个第三驱动绳分别与所述多个所述刚性中继传动部件连动，所述多个刚性中继传动部件与多个所述回转机构连动，以驱动多个所述回转机构运动。
11、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述回转机构包含有轴承、齿轮环、第一齿轮、第二齿轮、连接臂、保持架、第一输入轴、第二输入轴和从动轴。
12、所述第一齿轮、第二齿轮、第一输入轴、第二输入轴和从动轴均与所述保持架转动连接，所述齿轮环和第一齿轮均与所述第二齿轮啮合，所述齿轮环和第一齿轮通过所述第二齿轮传动。
13、所述第一齿轮与所述从动轴固定连接。
14、所述第一输入轴、第二输入轴和从动轴上均设置有锥形齿轮，所述第一输入轴、第二输入轴和从动轴通过所述锥形齿轮传动。
15、所述第一输入轴和第二输入轴上均设置有第一绳槽或驱动绳轮。
16、所述齿轮环与连接臂固定连接，所述齿轮环的外环面与所述轴承的内圈固定连接。
17、所述支链与所述连接臂固定连接。
18、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述腕关节总成还具有外壳。
19、所述轴承的外圈与所述外壳固定连接，所述外壳与所述第二绳驱式臂节固定连接。
20、所述保持架与所述外壳固定连接。
21、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述第一绳驱式臂节和第二绳驱式臂节上分别可转动地设置有多个第一连接绳轮和多个第二连接绳轮。
22、所述第一连接绳轮和第二连接绳轮一侧均固定地设置有传动齿轮，所述传动齿轮作为刚性中继传动部件。
23、在相邻的所述第一绳驱式臂节和第二绳驱式臂节中，所述第一连接绳轮和第二连接绳轮通过所述传动齿轮传动。
24、所述第一绳槽或驱动绳轮与所述第二连接绳轮绳传动，以绳驱所述第一输入轴和第二输入轴转动。
25、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述解耦机构包含有机架、多个定滑轮组和多个过渡滑轮组，所述机架和定滑轮组转动连接。
26、所述过渡滑轮组位于所述驱动总成与所述定滑轮组之间，所述过渡滑轮组与所述机架转动连接。
27、所述第一驱动绳、第二驱动绳和第三驱动绳均配置为依次经过所述过渡滑轮组和定滑轮组过渡。
28、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述肩部模块两端均具有转轴，所述转轴与所述机架转动连接，所述肩部模块与所述转轴固定连接。
29、所述转轴上设置有第二绳槽，所述第一驱动绳的端部固定在所述第二绳槽内。
30、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述第一绳驱式臂节还具有绕绳轮，所述绕绳轮可转动地设置在所述第一绳驱式臂节上。
31、所述绕绳轮和第一连接绳轮分别位于所述第一绳驱式臂节的两端。
32、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述球型腕关节为三自由度球型腕关节，所述三自由度球型腕关节包含有动平台和三个并联的支链。
33、所述回转机构和第三驱动绳均设置有三个。
34、所述支链一端与所述动平台转动连接，所述支链的另一端与所述连接臂固定连接。
35、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述第一绳驱式臂节配置有三个，所述第二驱动绳设置有两个。
36、三个所述第一绳驱式臂节依次布置。
37、位于中间的所述第一绳驱式臂节一端与另一所述第一绳驱式臂节固定连接，且其两者的所述第一连接绳轮通过所述传动齿轮传动。
38、位于中间的所述第一绳驱式臂另一端与剩下的所述第一绳驱式臂节转动连接，且其两者的所述第一连接绳轮通过绳传动。
39、本公开至少一实施例提供的非对称集中式刚柔耦合机械臂中，所述驱动总成包含有六个伺服电机，所述伺服电机与所述机架固定连接。
40、六个所述伺服电机等分成两组，两组伺服电机分别位于所述机架正面和背面。
41、本专利技术的有益效果为：在传动时柔性的绳索与刚性齿轮共用，形成了刚柔耦合的结构，具有振动小、传动可靠、自柔顺等特点。
42、驱动机构的电机采用集中布局，通过绳索、齿轮等传动部件将电机动力传至机械臂末端，从而实现机电分离式设计，维护简单。
43、在绳驱传动路线中增加齿轮传动，将绳索连接至末端的路线分为多段，从而实现模块化设计。
44、解决对称式机电分离绳驱机械臂驱动机构空间占用大的难题，解决了非对称集中式设计不能继续延用对称式机电分离设计的被动解耦机构中的驱传方案。
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1.一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述回转机构包含有：
3.根据权利要求2所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述腕关节总成还具有外壳；
4.根据权利要求2所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述第一绳驱式臂节和第二绳驱式臂节上分别可转动地设置有多个第一连接绳轮和多个第二连接绳轮；
5.根据权利要求4所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述解耦机构包含有机架、多个定滑轮组和多个过渡滑轮组，所述机架和定滑轮组转动连接；
6.根据权利要求5所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述肩部模块两端均具有转轴，所述转轴与所述机架转动连接，所述肩部模块与所述转轴固定连接；
7.根据权利要求4所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述第一绳驱式臂节还具有绕绳轮，所述绕绳轮可转动地设置在所述第一绳驱式臂节上；
8.根据权利要求2或3所述的一种非对称集中式刚柔耦
9.根据权利要求7所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述第一绳驱式臂节配置有三个，所述第二驱动绳设置有两个；
10.根据权利要求6所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述驱动总成包含有六个伺服电机，所述伺服电机与所述机架固定连接；
...【技术特征摘要】
1.一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述回转机构包含有：
3.根据权利要求2所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述腕关节总成还具有外壳；
4.根据权利要求2所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述第一绳驱式臂节和第二绳驱式臂节上分别可转动地设置有多个第一连接绳轮和多个第二连接绳轮；
5.根据权利要求4所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述解耦机构包含有机架、多个定滑轮组和多个过渡滑轮组，所述机架和定滑轮组转动连接；
6.根据权利要求5所述的一种非对称集中式刚柔耦合机械臂，其特征在于，所述肩部模块两...
【专利技术属性】
技术研发人员：夏崇坤，姜潇，黄荻崴，吴嘉宁，孟得山，李新亮，林祺皓，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：
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