[发明专利]一种绳驱动多关节机器人

说明书

技术领域

本发明属于关节机器人领域，具体为一种绳驱动多关节机器人。

背景技术

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。

采用电机、齿轮减速器、关节轴三者直接相连的传动机构组成关节的机器人，虽然随着技术的进步，其成本不断降低，但价格还是成为制约其在社会中广泛应用的要素。因此，采用新的技术，适当的降低机器人的价格，从而为机器人更好的融入社会，就成为一种必然的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种绳驱动多关节机器人，解决了多关节的钢丝绳传动及布置的问题。

本发明的技术方案是：

一种绳驱动多关节机器人，该绳驱动多关节机器人分为手部、腕部、小臂、上臂、肩部、腰部及基座，基座上设置腰部，腰部通过曲轴组件与肩部连接，肩部通过上臂的旋转关节轴与上臂连接，从动轮组件Ⅲ驱动上臂；上臂通过小臂的旋转关节轴与小臂连接，从动轮组件Ⅱ驱动小臂；小臂通过腕部的旋转关节轴与腕部连接，从动轮组件Ⅰ驱动腕部；腕部通过旋转关节轴与手部连接，相互连接的各个部分之间形成多个关节，多关节的绳传动单元通过柔绳分别与腰部、肩部、上臂、小臂、腕部、手部之一或两个以上连接，经过各个部分的柔绳分别为：腕部柔绳、小臂柔绳、上臂柔绳、肩部柔绳、腰部柔绳，形成绳驱动多关节机器人。

所述的绳驱动多关节机器人，腕部包括：腕前部、孔用弹性挡圈、腕部柔绳Ⅰ、腕销轴Ⅰ、滚动轴套、滚动轴承、空心轴、腕部柔绳Ⅱ、实心轴、滚动轴承、孔用弹性挡圈、旋转关节轴、键、驱动半轴、从动半轴、腕销轴Ⅱ、滚动轴套、腕后部、螺母、上基座、下基座、上基座轴孔、下基座轴孔，具体结构如下：

腕部分两部分，由腕前部和腕后部组成，腕前部为框架结构，所述框架结构中设有旋转关节轴，旋转关节轴的一端伸至所述框架结构外侧，旋转关节轴与手部的键槽孔相连，通过螺母锁紧；腕前部的上下分别为上基座和下基座，上基座设有空心轴，下基座设有实心轴，实心轴与下基座通过键连接；空心轴与实心轴同心，二者轴线与旋转关节轴的轴线垂直；腕后部为U形结构，所述U形结构的端部分别开有上基座轴孔、下基座轴孔，上基座轴孔、下基座轴孔相对设置，所述U形结构的根部轴孔两侧分别安装驱动半轴和从动半轴；基座上下两轴分别穿过腕后部一端相应的轴孔，上基座的空心轴穿过上基座轴孔，下基座的实心轴穿过下基座轴孔；腕后部的根部与小臂前端相连，由设在小臂外侧的从动轮组件Ⅰ与从动半轴键连接，腕后部由从动轮组件Ⅰ驱动；

空心轴与上基座轴孔之间通过滚动轴承传动连接，滚动轴承安装在空心轴上，其外侧由孔用弹性挡圈定位；腕部柔绳Ⅰ的一端从空心轴穿过，该端缠绕于旋转关节轴，腕部柔绳Ⅰ的另一端沿配套使用的腕销轴Ⅰ、滚动轴套，伸至小臂中；旋转关节轴由腕部柔绳Ⅰ驱动，腕部柔绳Ⅰ动作时，手部同步旋转；

实心轴与下基座轴孔之间通过滚动轴承传动连接，下基座轴孔中安装滚动轴承，其外侧由孔用弹性挡圈定位；腕部柔绳Ⅱ的一端缠绕于实心轴的槽轮，腕部柔绳Ⅱ的另一端沿配套使用的腕销轴Ⅱ、滚动轴套，伸至小臂中；实心轴由腕部柔绳Ⅱ驱动，腕部柔绳Ⅱ动作，驱动实心轴左右摇摆。

所述的绳驱动多关节机器人，腕后部的前端轴孔：上基座轴孔、下基座轴孔的轴线与后端半轴：驱动半轴、从动半轴的轴线垂直，腕后部的驱动半轴、从动半轴分别穿过小臂上小臂侧板前部的滚动轴承的内孔，轴承外侧用弹性挡圈定位，腕后部的半轴通过键连接，腕后部的驱动半轴、从动半轴通过腕销轴Ⅰ连接，腕销轴Ⅰ外设有滚动轴套；腕后部上开设轴孔，轴孔装有腕销轴Ⅱ，腕销轴Ⅱ外侧装有滚动轴套。

所述的绳驱动多关节机器人，从动轮组件Ⅰ的轮槽中设置固定销，柔绳缠绕在从动轮组件Ⅰ的固定销上，同时柔绳通过垫片、固定销与从动轮组件Ⅰ的轮槽侧壁挤紧；从动轮组件Ⅱ、从动轮组件Ⅲ、从动轮组件Ⅳ的结构与此类同。