[发明专利]一种基于绳索驱动的大转角柔性关节以及机器人

说明书

本发明提供了一种基于绳索驱动的大转角柔性关节以及机器人，柔性关节包括第一平台、第二平台、弹性支链和多根刚性支链，弹性支链的两端分别固定连接至第一平台、第二平台；刚性支链包括连杆、第一转动关节和第二转动关节，连杆的一端通过第一转动关节连接至第一平台，连杆的另一端通过第二转动关节连接至第二平台；第一转动关节包括具有两个转动副的第一连接件，第一连接件分别铰接至第一平台、连杆；第二转动关节包括具有两个转动副的第二连接件和具有一个转动副的第三连接件，第二连接件分别铰接至第二平台、第三连接件的一端，第三连接件的另一端铰接至连杆。本发明具有结构简单、灵活性好、刚度可调的优点。

技术领域

本发明属于机器人技术领域，具体涉及一种基于绳索驱动的大转角柔性关节以及机器人。

背景技术

绳索驱动机器人是通过绳索将动平台(或末端执行器)与静平台连接起来的机器人，它具有工作空间大、负载质量比高和易于模块化的优点，已成为人们研究的热点。

在申请人在先的中国专利申请201910134989.8中提供了一种绳索驱动的串并联混合机构大负载机械臂，包括躯体和设置在躯体上的肩部关节、大臂部、肘部关节、小臂部、仿生手掌；肘部关节包括肘部固定平台、肘部活动平台、以及连接肘部固定平台与肘部活动平台的三条相同的位置约束支链，肘部固定平台设置在大臂部上，肘部固定平台的中心与肘部活动平台的中心之间的连线为L，三条位置约束支链相对于连线L呈中心对称分布；位置约束支链的一端通过第一转动关节连接至肘部活动平台，位置约束支链的另一端通过第二转动关节连接至肘部固定平台，第一转动关节与第二转动关节相对于连线L呈中心对称分布。上述技术方案中的肘部关节采用绳索进行驱动，其整体为刚性结构，不具备柔性的方案，对于绳驱并联机构来说，可以通过绳索拉力调整机构整体的刚度，然而在这个过程中会造成绳索松弛的现象，造成结构的不稳定。

在申请人在先的中国专利申请201910344484.4中提供了一种基于绳索驱动的二自由度大转角柔性机器人关节及机器人，属于机器人技术领域。基于绳索驱动的二自由度大转角柔性机器人关节包括第一关节杆、第二关节杆以及转动连接件，所述转动连接件的一端铰接连接有第一铰接件，所述第一铰接件与所述第一关节杆铰接连接，所述转动连接件的另一端铰接连接有第二铰接件，所述第二铰接件与所述第二关节杆铰接连接。上述技术方案中的整体结构为刚性，也不具备柔性的方案。

基于此，本申请提供了一种基于绳索驱动的大转角柔性关节及机器人。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种基于绳索驱动的大转角柔性关节，设置了分别连接第一平台与第二平台的弹性支链，可以实现整体结构的柔性化，具有结构简单、灵活性好，刚度可调的优点。

为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种基于绳索驱动的大转角柔性关节，包括第一平台、第二平台、弹性支链和围绕弹性支链设置的多根刚性支链，第二平台设置为通过绳索驱动，并且能够相对第一平台进行运动，弹性支链的两端分别固定连接至第一平台、第二平台；其中刚性支链包括连杆、第一转动关节和第二转动关节，连杆的一端通过第一转动关节连接至第一平台，连杆的另一端通过第二转动关节连接至第二平台；其中第一转动关节包括具有两个转动副的第一连接件，第一连接件分别铰接至第一平台、连杆；第二转动关节包括具有两个转动副的第二连接件和具有一个转动副的第三连接件，第二连接件分别铰接至第二平台、第三连接件的一端，第三连接件的另一端铰接至连杆。

在本发明的上述技术方案中，弹性支链的两端分别固定连接第一平台和第二平台，在第二平台相对第一平台进行运动时，弹性支链产生相应的弯曲而处于弯曲姿态，其中，弹性支链始终保持被压缩状态，例如弹性支链为受压状态下的弹簧，弹性支链的回复力能够与绳索的拉力保持平衡，实现整个关节的柔性化设计。