一种多关节的绳传动单元制造技术

本实用新型专利技术涉及机械领域，具体为一种用于机械臂关节驱动的多关节的绳传动单元。该传动单元的柔绳通过从动轮、导向辊Ⅰ、导向辊Ⅱ、旋转关节导向辊Ⅰ、旋转关节导向辊Ⅱ、导向辊Ⅲ、主动轮环绕一周；绳与从动轮为固定连接，并且在从动轮上缠绕至少一周；旋转关节导向辊Ⅰ和旋转关节导向辊Ⅱ分别位于旋转关节Ⅰ和旋转关节Ⅱ的同一侧、且位于中心附近，并与所在的导向辊同步旋转。本实用新型专利技术解决了多关节的绳传动及布置的问题，使得全绳传动的机械臂成为可能，从而发挥绳传动所具有传动精度高，制造成本低，能量消耗少以及机构简单，易于布置等的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及属于机械领域，具体为一种用于机械臂关节驱动的多关节的绳传动单元。
技术介绍
机械臂关节普遍采用电机、齿轮减速器、关节轴三者直接相连的传动机构，这种传动机构要求电机与齿轮减速器安装在机械臂关节附件，机构简单但结构不紧凑，外观不整洁。尤其突出的缺点是，在多关节机械臂中，下一级关节的电机与齿轮减速器等传动装置成为上一级关节的负载，提高了对机械臂动力和传动元件的要求，由此造成整体重量和内部消耗的增加，降低了机械臂对外做功的能力和效率。目前已经公开的资料中，上海交通大学的陶俊、袁建军等人的专利《用于机械臂的钢丝绳传动机构，公开号CN1995777A》及其相关论文，如《钢丝绳传动四自由度机械臂的机构设计》、《钢丝绳传动5自由度机器人的机构设计》对钢丝绳传动结构进行有益的探索，但不能用于多关节的机械臂，因而不能更大程度的发挥钢丝绳传动机构的所具有的优点。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种多关节的绳传动单元，解决了多关节的绳传动及布置的问题，使得全绳传动的机械臂成为可能，从而发挥绳传动所具有传动精度高，制造成本低，能量消耗少以及机构简单，易于布置等的特点。本技术的技术方案是一种多关节的绳传动单元,该传动单元主要包括从动轮、导向棍1、导向棍I1、旋转关节导向辊1、旋转关节1、旋转关节II1、旋转关节导向辊I1、主动轮、柔绳、导向辊II1、旋转关节I1、旋转关节IV，具体结构如下柔绳通过从动轮、导向棍1、导向棍I1、旋转关节导向棍1、旋转关节导向棍I1、导向辊II1、主动轮环绕一周；柔绳与从动轮为固定连接，并且在从动轮上缠绕至少一周；旋转关节导向辊I位于旋转关节I和旋转关节III的中心同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转；旋转关节导向辊II位于旋转关节II和旋转关节IV的中心的同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转。所述的多关节的绳传动单元，柔绳与主动轮为固定连接或非固定连接，并且柔绳在主动轮上至少缠绕一周。所述的多关节的绳传动单元，从动轮的轮槽中设置固定销，柔绳缠绕在从动轮的固定销上，同时柔绳通过固定销及垫片的涨紧作用，从而使得柔绳与从动轮的轮槽侧壁紧密挤压在一起。所述的多关节的绳传动单元，主动轮通过轴孔安装在调节板的固定轴上，调节板上开有槽孔，并通过螺母与基座上的固定螺栓锁紧，从而实现柔绳的张紧。所述的多关节的绳传动单元，绳传动单元采用直线动力源驱动，直线动力源为滚珠丝杠、气压或液压缸。所述的多关节的绳传动单元，直线动力源为铰接气缸时，气缸的缸体与固定销铰接，气缸的活塞杆端部通过压板与柔绳连接，压板与柔绳固连。所述的多关节的绳传动单元，导向辊I为两个，相对设置于柔绳的两侧；导向辊II为两个，交错设置于柔绳的两侧；在旋转关节1、旋转关节III之间，旋转关节导向辊I为两个，相对设置于柔绳的两侧；在旋转关节I1、旋转关节IV之间，旋转关节导向辊II为两个，相对设置于柔绳的两侧。所述的多关节的绳传动单元，柔绳在从动轮与旋转关节I及旋转关节III之间为A段，柔绳在旋转关节I及旋转关节III和旋转关节II及旋转关节IV之间为B段；导向辊1、导向辊II设置于A段的两侧，在主动轮和旋转关节I1、旋转关节IV之间的柔绳两侧设置导向辊 III。所述的多关节的绳传动单元，绳传动单元设置在相邻两节机械臂上，从动轮中心设有与驱动对象相连接的键槽，从动轮与机械臂I做相对旋转运动；其中，一个机械臂1、另一个机械臂II的一端关节处，通过旋转关节I与旋转关节III铰接；二者之间的旋转关节导向辊I给柔绳导向；一个机械臂I的另一端关节处安装从动轮，从动轮通过键槽与驱动对象连接；另一个机械臂II的另一端关节处安装旋转关节I1、旋转关节IV ;旋转关节I1、旋转关节IV安装旋转关节导向辊II，以给柔绳导向。所述的多关节的绳传动单元，两节机械臂中部空心，便于柔绳穿入其中，从动轮布置在关节的一侧，另一侧布置相应的检测角度传感器。本技术的有益效果是1、本技术公开了突破了目前已公开的钢丝绳传动机构技术方案中，钢丝绳传动只能应用于一节机械臂的局限，使得多关节绳传动成为可能。2、本技术通过导向辊I1、旋转关节导向辊1、旋转关节导向辊I1、导向辊III的空间灵活布置，公开了柔绳的空间传动技术，可以更加充分地发挥绳传动的优点，如传动精度高,生产成本低等。3、本技术为研制多关节绳传动的机器人奠定基础，利用成本低的优势，使本类型传动机器人可以大面积推广应用。4、作为力的传递，除所述的钢丝绳外，还可采用其他新式的绳索，如非金属的尼龙绳等，或者金属和非金属的结合。附图说明图1 (a)_图1 (C)是多关节的钢丝绳传动单元结构示意图。其中，图1 (a)为主视图；图1 (b)为钢丝绳传动单元旋转到一定角度的示意图；图1 (C)为图1 (b)的俯视图。图2是旋转关节导向辊示意图。图3是多关节的钢丝绳传动的机械臂示意图。其中，图3 (a)为主视图；图3 (b)为俯视图。图4是从动轮与钢丝绳固连的一种方式示意图。图中，I从动轮；2导向辊I ;3导向辊II ;4旋转关节导向辊I ;5旋转关节I ;6固定销；7气缸；8调节板；9螺母；10固定螺栓；11主动轮；12压板；13柔绳(如钢丝绳);14导向辊III ;15旋转关节II ;16垫片；17固定销；18旋转关节导向辊II ;19键槽；20机械臂I ;21机械臂II ；22旋转关节III ；23旋转关节IV。具体实施方式以下结合附图和实施例对本技术进一步说明。如图1 (a)_图1 (C)所示，本技术多关节的钢丝绳传动单元，该传动单元主要包括从动轮1、导向辊I 2、导向辊II 3、旋转关节导向辊I 4、旋转关节导向辊II 18、旋转关节I 5、固定销6、气缸7、调节板8、螺母9、固定螺栓10、主动轮11、压板12、钢丝绳13、导向辊III 14、旋转关节II 15、旋转关节III 122、旋转关节IV 23以及动力源等，具体结构如下钢丝绳13通过从动轮1、导向辊I 2、导向辊II 3、旋转关节导向辊I 4、旋转关节导向辊II 18、导向辊III 14、主动轮11环绕一周。其中，钢丝绳13与从动轮I为固定连接，并且在从动轮I上缠绕至少一周。钢丝绳13与主动轮11可以是固定连接，也可以非固定连接，并且在主动轮11上至少缠绕一周。气缸7的一端(缸体)与固定销6铰接，气缸7的另一端(活塞杆端部)通过压板12与钢丝绳13连接，压板12与钢丝绳13固连。主动轮11通过轴孔安装在调节板8的固定轴上，调节板8上开有细长槽孔，并通过螺母9与基座上的固定螺栓10锁紧，从而实现钢丝绳13的张紧。本技术中，从动轮I中心设有带动驱动对象(如旋转关节)做旋转的键槽19。钢丝绳13与从动轮I固连,并可在从动轮I上缠绕一圈或η圈(η彡I);旋转关节导向辊I 4位于旋转关节I 5和旋转关节III 122的中心同侧且位于中心附近，并可与旋转关节同步旋转；旋转关节导向辊II 18位于旋转关节II 15和旋转关节IV 23的中心同侧且位于中心附近，并可与旋转关节同步旋转。本技术多关节的钢丝绳传动单元，可由多种直线动力源驱动，如滚珠丝杠或气压、液压缸等。优选铰接气缸，气缸7的活塞杆端部与钢丝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多关节的绳传动单元，其特征在于，该传动单元主要包括：从动轮（1）、导向辊Ⅰ（2）、导向辊Ⅱ（3）、旋转关节导向辊Ⅰ（4）、旋转关节Ⅰ（5）、旋转关节Ⅲ（22）、旋转关节导向辊Ⅱ（18）、主动轮（11）、柔绳（13）、导向辊Ⅲ（14）、旋转关节Ⅱ（15）、旋转关节Ⅳ（23），具体结构如下：柔绳（13）通过从动轮（1）、导向辊Ⅰ（2）、导向辊Ⅱ（3）、旋转关节导向辊Ⅰ（4）、旋转关节导向辊Ⅱ（18）、导向辊Ⅲ（14）、主动轮（11）环绕一周；柔绳（13）与从动轮（1）为固定连接，并且在从动轮（1）上缠绕至少一周；旋转关节导向辊Ⅰ（4）位于旋转关节Ⅰ（5）和旋转关节Ⅲ（22）的中心同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转；旋转关节导向辊Ⅱ（18）位于旋转关节Ⅱ（15）和旋转关节Ⅳ（23）的中心的同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转。

【技术特征摘要】
1.一种多关节的绳传动单元,其特征在于,该传动单元主要包括从动轮(I)、导向棍 I (2)、导向辊II (3)、旋转关节导向辊I (4)、旋转关节I (5)、旋转关节111(22)、旋转关节导向辊II (18)、主动轮(11)、柔绳(13)、导向辊III(14)、旋转关节II (15)、旋转关节IV (23)，具体结构如下柔绳(13)通过从动轮(I)、导向辊I (2)、导向辊II (3)、旋转关节导向辊I (4)、旋转关节导向辊II (18)、导向辊111(14)、主动轮(11)环绕一周；柔绳(13)与从动轮(I)为固定连接，并且在从动轮(I)上缠绕至少一周；旋转关节导向辊I (4)位于旋转关节I (5)和旋转关节111(22)的中心同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转；旋转关节导向辊II (18)位于旋转关节II (15)和旋转关节IV (23)的中心的同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转。2.按照权利要求1所述的多关节的绳传动单元，其特征在于，柔绳(13)与主动轮(11) 为固定连接或非固定连接，并且柔绳(13)在主动轮(11)上至少缠绕一周。3.按照权利要求1所述的多关节的绳传动单元，其特征在于，从动轮(I)的轮槽中设置固定销(17 )，柔绳(13 )缠绕在从动轮(I)的固定销(17 )上，同时柔绳(13 )通过固定销(17 ) 及垫片(16)的涨紧作用，从而使得柔绳(13)与从动轮(I)的轮槽侧壁紧密挤压在一起。4.按照权利要求1所述的多关节的绳传动单元，其特征在于，主动轮(11)通过轴孔安装在调节板(8)的固定轴上，调节板(8)上开有槽孔，并通过螺母(9)与基座上的固定螺栓(10)锁紧，从而实现柔绳(13)的张紧。5.按照权利要求1所述的多关节的绳传动单元，其特征在于，绳传动单元采用直线动力源驱动，直线动力源为滚珠丝杠、气压或液压缸。6.按照权利要求5所述的多关节的绳传动单元，其特征在于，直线动力源为铰接气缸时，气缸(7 )的缸体与固定销(6 )铰接，气缸...

【专利技术属性】
技术研发人员：庄德胜，
申请(专利权)人：庄德胜，
类型：实用新型
国别省市：