[发明专利]一种能实现快速重构的绳驱动并联机器人

说明书

一、技术领域：

本发明涉及绳驱动并联机器人机构，具体地说是涉及一种能实现快速重构的绳驱动并联机器人，属于机器人技术领域。

二、技术背景：

绳驱动并联机器人具有结构简单、工作空间大和运动速度快等优点，在触觉交互、飞行器风洞试验等领域中得到广泛应用。绳驱动并联机器人一般由静平台、末端执行器、驱动模块及柔绳几部分组成。柔绳是在静平台和末端执行器之间的通过铰链点连接，这些铰链点类似于球副。

实际运用中，绳驱动并联机构的柔绳必须规则的缠绕在线轮上，在断电的情况下，柔绳需保持张紧的状态，以避免柔绳从线轮上脱落的情况。在不同的任务下，机器人的构型及操作末端执行器可能需要更改，如何能快速的实现机器人构型的更改和末端执行器(操作工具)的更换也是需要解决的问题。

三、发明内容：

1、目的：本发明的目的是解决技术背景中提及的绳驱动并联机器人存在的问题，提供一种能实现快速重构的绳驱动并联机器人，它能够实现快速的构型变换和工具更换，满足不同的任务需求。驱动模块能够保证柔绳在线轮上有序的缠绕，同时在断电时不会出现柔绳松弛的情况。驱动模块采用模块化设计，便于加工制作；柔绳与机架的连接点与驱动模块分离，使构型更换方便快捷。

2、技术方案：本发明一种能实现快速重构的绳驱动并联机器人，其特征在于：它是由机器人本体机架1、驱动模块2、柔绳3、动平台4、换向装置5和输出装置6组成；其之间的位置连接关系是：驱动模块2通过其驱动模块底板14固定在本体机架1的下端；换向装置5通过其换向装置底板24固定在本体机架1的下端；输出装置6通过其输出模块底板32固定在本体机架1上；动平台4通过柔绳3、换向装置5、输出装置6和驱动模块2的绕线轮11连接。

所述本体机架1，是由型材17相互连接而组成的立体方形金属框架。

所述驱动模块2，是由编码器7、法兰8、电机9、电机支撑架10、绕线轮11、制动器支撑架12、制动器13和驱动模块底板14构成；其之间的位置连接关系是：编码器7通过法兰8与电机9尾部连接；绕线轮11的一端与电机9的输出轴连接，另一端与制动器13连接；电机9固定于电机支撑架10上，制动器13固定于制动器支撑架12上，电机支撑架10和制动器支撑架12与驱动模块底板14垂直固结。该编码器7用于获取线轮当前时刻的转速，同时获取线轮当前时刻的位置，用于计算实时绳长；该法兰8是中间带孔的圆形件；该电机支撑架10是带有固定电机小孔的矩形板料；该绕线轮11是其上设置有螺纹槽的圆柱形件，使柔绳3规则的缠绕于绕线轮11上；该制动器13在通电时松开，断电时抱紧，使绕线轮11在断电的情况下不转动，进而柔绳3仍紧密缠绕在绕线轮11上，不会出现松弛脱落的情况。该驱动模块底板14是带有固定小孔的矩形板料；驱动模块2通过T型螺栓16及法兰螺母15固定在机器人本体机架1的型材17上。

所述柔绳3是直径0.8mm的钢丝绳。

所述动平台4，见图10，它包括：一动平台基座37，是下部呈方形上部呈圆柱形件，其上加工有半圆形限位孔37-1及开口槽37-2和螺纹孔，用于固定末端执行器33；4根柔绳连接杆36一端通过螺纹与动平台基座37连接，另一端通过螺纹连接一个柔绳连接帽35，柔绳连接帽35上开有小孔，柔绳一端可穿入孔中固定；两个强磁铁34分别置于锁紧扣38及动平台基座37上，用于固定锁紧扣38；该锁紧扣38是半圆环件；该末端执行器33是能够单手握持的L型手柄。

所述换向装置5，见图4，它是由由螺母18、滑轮20、套筒21、滑轮可调基座19、支撑螺栓22、螺母18、换向滑轮支撑架23、换向装置底板24构成。其之间的位置连接关系是：换向滑轮支撑架23与换向装置底板24垂直固定；滑轮可调基座19通过连接件固定在换向滑轮支撑架23上，滑轮20安装在滑轮可调基座19的两立板之间，套筒21放置在滑轮一侧，支撑螺栓22穿过套筒21及滑轮20后，用螺母18紧固。该滑轮20是圆周开有凹槽的圆柱形件；该套筒21是中间开孔的圆柱形件；该滑轮可调基座19的底板是中间设有圆孔，两边开有圆弧槽的弧形件，通过调整安装时的位置，可以获得满足设计需求的滑轮槽的朝向。该支撑螺栓22和螺母18是按需选购的市购标准件；该换向滑轮支撑架23是其上设置圆孔及固定螺纹孔的矩形板料，其两侧都可安装滑轮20，柔绳3可穿过滑轮可调基座19中心的孔至另一侧；该换向装置底板24是其上设置有固定孔的矩形板料。