[发明专利]针对绳索运动耦合的被动解耦机构及其解耦方法

权利要求书

1.一种针对绳索运动耦合的被动解耦机构，其特征在于:

从前向后依次包括关节基座(5)、固定轮(1)、随动轮(2)、主动轮(3)、当前关节连杆(4)；其中固定轮(1)包括固定轮轮盘和固定轮轮轴，固定轮轮盘和固定轮轮轴相互固连并与关节基座(5)固定连接不能转动；随动轮(2)和主动轮(3)均通过轴承安装于固定轮轮轴上可转动，但轴向移动均被限制；主动轮(3)与当前关节连杆(4)固定连接；

该机构还包括一根左解耦绳索(25)、一根右解耦绳索(26)、一根后端关节左驱动绳索(71)、一根后端关节右驱动绳索(72)；

上述随动轮(2)包括随动轮主体(22)，随动轮主体(22)的前侧安装前侧导线盘(21)，后侧安装后侧导线盘(23)，前侧导线盘(21)和后侧导线盘(23)结构相同，均加工有两同心圆环导线槽，两同心圆环导线槽分别为解耦绳索导线环槽和驱动绳索导线环槽；解耦绳索导线环槽和驱动绳索导线环槽的半径分别为r₁,r₂；随动轮主体(22)上方还安装左定滑轮模块(24-1)和右定滑轮模块(24-2)；左定滑轮模块(24-1)和右定滑轮模块(24-2)均由同轴安装的一个解耦绳索定滑轮和一个驱动绳索定滑轮组成；

上述固定轮(1)下方和主动轮(3)下方均设置有四个与轮轴轴线平行的通孔，且通孔进行圆角处理或安装滑轮分别用于上述左解耦绳索(25)、右解耦绳索(26)、后端关节左驱动绳索(71)、后端关节右驱动绳索(72)的导向；

上述左解耦绳索(25)的前端与固定轮(1)固定，之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按顺时针方向沿着前侧导线盘(21)的解耦绳索导线环槽自下而上到达左定滑轮模块(24-1)，再经过左定滑轮模块(24-1)换向180度，再按逆时针方向沿着后侧导线盘(23)的解耦绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，绳索的末端与主动轮(3)固定；

上述右解耦绳索(26)的前端与固定轮(1)固定，之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按逆时针方向沿着前侧导线盘(21)的解耦绳索导线环槽自下而上到达右定滑轮模块(24-2)，再经过右定滑轮模块(24-2)换向180度，再按顺时针方向沿着后侧导线盘(23)的解耦绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，绳索的末端与主动轮(3)固定；

上述后端关节左驱动绳索(71)的前端用于与后端关节的驱动单元(81)相连；之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按顺时针方向沿着前侧导线盘(21)的驱动绳索导线环槽自下而上到达左定滑轮模块(24-1)，再经过左定滑轮模块(24-1)换向180度，再按逆时针方向沿着后侧导线盘(23)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，左驱动绳索(71)的末端与后端关节的旋转连杆(9)相连；

上述后端关节右驱动绳索(72)的前端用于与后端关节的驱动单元(81)相连；之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按逆时针方向沿着前侧导线盘(21)的驱动绳索导线环槽自下而上到达右定滑轮模块(24-2)，再经过右定滑轮模块(24-2)换向180度，再按顺时针方向沿着后侧导线盘(23)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，右驱动绳索(72)的末端与后端关节的旋转连杆(9)相连；

上述结构中所述顺时针方向和逆时针方向均指从前向后观察。

2.据权利要求1所述针对绳索运动耦合的被动解耦机构的解耦方法，其特征在于：

利用左解耦绳索(25)和右解耦绳索(26)的正反向圆弧走线缠绕，实现随动轮(2)运动角速度为关节旋转角速度ω的一半，即为ω/2，并且左解耦绳索(25)和右解耦绳索(26)始终保持张紧，实现随动轮(2)正反向可靠驱动；

并通过后端关节左驱动绳索(71)和后端关节右驱动绳索(72)正反向圆弧走线缠绕，实现后端关节左驱动绳索(71)和后端关节右驱动绳索(72)位移变化率的是随动轮运动角速度ω/2的2r₂倍，其中r₂为后端关节左、右驱动绳索沿着前、后导线盘上的驱动绳索导线环槽的走线半径，ω为当前关节连杆(4)的旋转角速度；

由当前关节连杆(4)转动引起的后端关节左、右驱动绳索右端的末端将产生+ωΔt·r₂，-ωΔt·r₂的位移，其中以沿着绳索方向由驱动单元端指向关节端方向为正；由随动轮(2)转动引起的后端关节左、右驱动绳索的右端末端将产生-2r₂·ω/2·Δt、+2r₂·ω/2·Δt的位移，其中以沿着绳索方向由驱动单元端指向关节端方向为正；两者实现相互抵消；即无论当前关节连杆(4)带动主动轮(3)如何旋转，经过解耦机构后的后端关节左驱动绳索(71)和后端关节右驱动绳索(72)的后端与当前关节连杆(4)无相对位移，实现关节间的解耦。