绳驱机械臂肘部关节串联结构

本发明涉及机器人制造，具体而言，涉及一种绳驱机械臂肘部关节串联结构。

背景技术：

1、机械臂技术广泛应用于制造业、航空航天、医疗保健等各行各业，机械臂结构上可分为肩部、肘部和腕部，其中肩部与基座固连，肘部连接肩部和腕部，腕部与执行元件连接。机械臂的肘部关节是具有一个转动自由度的转动关节。

2、相关技术中的肘部关节驱动方式，是将驱动电机和减速器等驱动部件直接设置在关节处，驱动部件占据整个关节重量的一半左右，影响关节响应速度、灵活性和运动精度。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种绳驱机械臂肘部关节串联结构，该绳驱机械臂肘部关节串联结构具有灵活性好、可控性强、便于实现运动解耦、折展比大等优点。

2、为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种绳驱机械臂肘部关节串联结构，所述绳驱机械臂肘部关节串联结构包括：多个肘部关节，每个所述肘部关节包括主动端面板、从动端面板、主动端中心轴、从动端中心轴、关节连杆、主动端驱动轮轴、主动端导向轮轴、从动端驱动轮轴、从动端导向轮轴、多个绕绳轮和驱动绳，所述主动端面板具有主动端连接板，所述从动端面板具有从动端连接板，所述主动端中心轴、所述主动端驱动轮轴和所述主动端导向轮轴均设在所述主动端面板上且相互间隔设置，所述从动端中心轴、所述从动端驱动轮轴和所述从动端导向轮轴均设在所述从动端面板上且相互间隔设置，所述关节连杆分别与所述主动端中心轴和所述从动端中心轴转动连接，多个所述绕绳轮分别可转动地设在所述主动端中心轴、所述从动端中心轴、所述主动端驱动轮轴、所述主动端导向轮轴、所述从动端驱动轮轴和所述从动端导向轮轴上，所述驱动绳经过所述主动端驱动轮轴的绕绳轮、所述主动端导向轮轴的绕绳轮和所述从动端驱动轮轴的绕绳轮以驱动所在肘部关节转动；一个或多个连接臂，每相邻的两个所述肘部关节通过所述连接臂串联，所述连接臂的两端分别与相邻的两个所述肘部关节中的一个的所述从动端连接板和另一个的所述主动端连接板相连，通过所述连接臂相连的两个所述肘部关节的安装方向相反；串联过绳，所述串联过绳依次经过相邻所述肘部关节的所述主动端导向轮轴的绕绳轮、所述主动端中心轴的绕绳轮、所述从动端中心轴的绕绳轮和所述从动端导向轮轴的绕绳轮，所述串联过绳经过每相邻的两个所述绕绳轮时分别以这两个绕绳轮的中心轴线的假想连线的不同侧经过这两个绕绳轮。

3、根据本发明实施例的绳驱机械臂肘部关节串联结构，具有灵活性好、可控性强、便于实现运动解耦、折展比大等优点。

4、另外，根据本发明上述实施例的绳驱机械臂肘部关节串联结构还可以具有如下附加的技术特征：

5、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节的所述主动端驱动轮轴为两个且包括第一主动轮轴和第二主动轮轴，所述第一主动轮轴和所述第二主动轮轴在所述主动端中心轴的径向上相对设置，所述第一主动轮轴相对所述第二主动轮轴靠近所述主动端连接板，所述主动端导向轮轴与所述第一主动轮轴之间的距离等于所述主动端导向轮轴与所述第二主动轮轴之间的距离，所述主动端导向轮轴位于所述主动端中心轴的靠近所述主动端连接板的一侧，每个所述肘部关节的所述从动端驱动轮轴为两个且包括第一从动轮轴和第二从动轮轴，所述第一从动轮轴和所述第二从动轮轴在所述从动端中心轴的径向上相对设置，所述第一从动轮轴相对所述第二从动轮轴靠近所述从动端连接板，所述从动端导向轮轴与所述第一从动轮轴之间的距离等于所述从动端导向轮轴与所述第二从动轮轴之间的距离，所述从动端导向轮轴位于所述从动端中心轴的靠近所述从动端连接板的一侧，每个所述肘部关节的所述驱动绳包括第一驱动绳和第二驱动绳，所述第一驱动绳的一端与所述主动端面板相连且另一端依次经过所述第二主动轮轴的绕绳轮、所述第二从动轮轴的绕绳轮、所述第二主动轮轴的绕绳轮和所述主动端导向轮轴的绕绳轮后向所述主动端连接板延伸，所述第二驱动绳的一端与所述主动端面板相连且另一端依次经过所述第一主动轮轴的绕绳轮、所述第一从动轮轴的绕绳轮、所述第一主动轮轴的绕绳轮和所述主动端导向轮轴的绕绳轮后向所述主动端连接板延伸。

6、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节的所述主动端面板和所述从动端面板相互抵接。

7、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节还包括两个联动绳，所述主动端面板的周面和所述从动端面板的周面上均设有联动绳槽，每个所述联动绳的两端分别与所述主动端面板和所述从动端面板相连且均经过所述主动端面板的联动绳槽和所述从动端面板的联动绳槽，两个所述联动绳交叉设置。

8、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节包括两个平行间隔设置的主动端面板和两个平行间隔设置的从动端面板。

9、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节的所述关节连杆包括内部连杆和外部连杆，所述内部连杆的一部分位于两个所述主动端面板之间且另一部分位于两个所述从动端面板之间，所述主动端中心轴的至少一端伸出所述主动端面板，所述从动端中心轴的至少一端伸出所述从动端面板，所述外部连杆分别与所述主动端中心轴伸出所述主动端面板的一端和所述从动端中心轴伸出所述从动端面板的一端可转动地相连。

10、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节还包括测量传感器，所述主动端中心轴的至少一端伸出所述主动端面板，所述测量传感器安装在所述主动端中心轴伸出所述主动端面板的一端。

11、根据本发明的一个实施例，每个所述肘部关节的所述主动端面板和所述从动端面板呈轴对称设置。

12、根据本发明的一个实施例，所述主动端中心轴与所述主动端驱动轮轴之间的距离大于等于所述主动端中心轴与所述主动端导向轮轴之间的距离，所述从动端中心轴与所述从动端驱动轮轴之间的距离大于等于所述从动端中心轴与所述从动端导向轮轴之间的距离。

13、根据本发明的一个实施例，所述肘部关节具有伸直位置，所述肘部关节在所述伸直位置时所述主动端连接板和所述从动端连接板的朝向相反，所述肘部关节由所述伸直位置向一侧转动的最大角度为90度且向另一侧转动的最大角度为15度。

14、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节的所述主动端驱动轮轴为两个且包括第一主动轮轴和第二主动轮轴，所述第一主动轮轴和所述第二主动轮轴在所述主动端中心轴的径向上相对设置，所述第一主动轮轴相对所述第二主动轮轴靠近所述主动端连接板，所述主动端导向轮轴与所述第一主动轮轴之间的距离等于所述主动端导向轮轴与所述第二主动轮轴之间的距离，所述主动端导向轮轴位于所述主动端中心轴的靠近所述主动端连接板的一侧，每个所述肘部关节的所述从动端驱动轮轴为两个且包括第一从动轮轴和第二从动轮轴，所述第一从动轮轴和所述第二从动轮轴在所述从动端中心轴的径向上相对设置，所述第一从动轮轴相对所述第二从动轮轴靠近所述从动端连接板，所述从动端导向轮轴与所述第一从动轮轴之间的距离等于所述从动端导向轮轴与所述第二从动轮轴之间的距离，所述从动端导向轮轴位于所述从动端中心轴的靠近所述从动端连接板的一侧，每个所述肘部关节的所述驱动绳包括第一驱动绳和第二驱动绳，所述第一驱动绳的一端与所述主动端面板相连且另一端依次经过所述第二主动轮轴的绕绳轮、所述第二从动轮轴的绕绳轮、所述第二主动轮轴的绕绳轮和所述主动端导向轮轴的绕绳轮后向所述主动端连接板延伸，所述第二驱动绳的一端与所述主动端面板相连且另一端依次经过所述第一主动轮轴的绕绳轮、所述第一从动轮轴的绕绳轮、所述第一主动轮轴的绕绳轮和所述主动端导向轮轴的绕绳轮后向所述主动端连接板延伸。

3.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节的所述主动端面板和所述从动端面板相互抵接。

4.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节还包括两个联动绳，所述主动端面板的周面和所述从动端面板的周面上均设有联动绳槽，每个所述联动绳的两端分别与所述主动端面板和所述从动端面板相连且均经过所述主动端面板的联动绳槽和所述从动端面板的联动绳槽，两个所述联动绳交叉设置。

5.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节包括两个平行间隔设置的主动端面板和两个平行间隔设置的从动端面板。

6.根据权利要求5所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节的所述关节连杆包括内部连杆和外部连杆，所述内部连杆的一部分位于两个所述主动端面板之间且另一部分位于两个所述从动端面板之间，所述主动端中心轴的至少一端伸出所述主动端面板，所述从动端中心轴的至少一端伸出所述从动端面板，所述外部连杆分别与所述主动端中心轴伸出所述主动端面板的一端和所述从动端中心轴伸出所述从动端面板的一端可转动地相连。

7.根据权利要求5所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节还包括测量传感器，所述主动端中心轴的至少一端伸出所述主动端面板，所述测量传感器安装在所述主动端中心轴伸出所述主动端面板的一端。

8.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，每个所述肘部关节的所述主动端面板和所述从动端面板呈轴对称设置。

9.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，所述主动端中心轴与所述主动端驱动轮轴之间的距离大于等于所述主动端中心轴与所述主动端导向轮轴之间的距离，所述从动端中心轴与所述从动端驱动轮轴之间的距离大于等于所述从动端中心轴与所述从动端导向轮轴之间的距离。

10.根据权利要求1所述的绳驱机械臂肘部关节串联结构，其特征在于，所述肘部关节具有伸直位置，所述肘部关节在所述伸直位置时所述主动端连接板和所述从动端连接板的朝向相反，所述肘部关节由所述伸直位置向一侧转动的最大角度为90度且向另一侧转动的最大角度为15度。

技术总结本发明公开了一种绳驱机械臂肘部关节串联结构，包括：多个肘部关节，每个肘部关节包括主动端面板、从动端面板、主动端中心轴、从动端中心轴、主动端驱动轮轴、主动端导向轮轴、从动端驱动轮轴、从动端导向轮轴、多个绕绳轮和驱动绳；连接臂，通过连接臂相连的两个肘部关节的安装方向相反；串联过绳，串联过绳依次经过相邻肘部关节的主动端导向轮轴的绕绳轮、主动端中心轴的绕绳轮、从动端中心轴的绕绳轮和从动端导向轮轴的绕绳轮，串联过绳经过每相邻的两个绕绳轮时分别以不同侧经过这两个绕绳轮。根据本发明实施例的绳驱机械臂肘部关节串联结构具有灵活性好、可控性强、便于实现运动解耦、折展比大等优点。技术研发人员：梁斌,王学谦,徐文福,沈飞,谭俊波,杨君受保护的技术使用者：清华大学技术研发日：技术公布日：2024/9/9