[发明专利]一种柔性驱动的协作机器臂关节模块

说明书

本发明公开了一种柔性驱动的协作机器臂关节模块，包括驱动机械臂、转动机械臂、连接轴、电机、第一绳索和第二绳索；所述驱动机械臂和转动机械臂通过连接轴铰接；所述电机设置在驱动机械臂上；所述第一绳索的始端和第二绳索的始端分别沿相反的方向绕设在电机的输出轴上；所述第一绳索和第二绳索分别沿相反的方向绕经连接轴；所述第一绳索的末端和第二绳索的末端固定在转动机械臂上；或所述第一绳索的中部和第二绳索的中部绕经转动机械臂，所述第一绳索的末端和第二绳索的末端固定在驱动机械臂上或转动机械臂上。本发明的柔性驱动的协作机器臂关节模块大幅度减轻机械臂自重，关节由两根钢丝绳共同驱动，即可拉伸又可压缩，确保关节正反方向驱动的可靠性。

技术领域

本发明涉及机器人领域，尤其涉及一种柔性驱动的协作机器臂关节模块。

背景技术

目前随着机器人技术不断突破，在与人接近的环境中使用的协作服务机器人的开发正在发展。传统的工业机器人通过与人的接触隔离来确保安全自主工作，而协作机器人则是在共享空间中或在与人近距离接触的情况下，独立或顺序地完成任务。作为现代工业机器人的一个重要分支，协作机器人自面世以来便备受瞩目，近年来更是发展迅猛。当如上所述的那样机器人和人近距离共存时，尽量保证接触时的作用力缓和，这就要求机器人的关节具备一定的柔软度，也就是需要服务机器人质量轻、输出扭矩、能够进行高精度的动作控制。

目前广泛应用的机械臂关节模块大多采用伺服电机和差动减速器的组合，这种组合结构关节柔顺性差，与环境交互安全性低，并且，机械臂负载自重比低，抓取负载耗能大，效率低，可反向驱动性非常低。

发明内容

本发明为了降低转动机械臂的重量和转动惯量，提高机械臂负载自重比和可反向驱动性，本发明提供了一种柔性驱动的协作机器臂关节模块，将驱动电机布置在转动机械臂之外，可以有效地减轻转动机械臂自身的重量；通过绳索传动装置将驱动力传递到驱动关节，即可拉伸又可压缩，确保关节正反方向驱动的可靠性。

相应的，本发明提供了一种柔性驱动的协作机器臂关节模块，包括驱动机械臂、转动机械臂、连接轴、电机、第一绳索和第二绳索；

所述驱动机械臂和转动机械臂通过连接轴铰接；

所述电机设置在驱动机械臂上；

所述第一绳索的始端和第二绳索的始端分别沿相反的方向绕设在电机的输出轴上，

且所述第一绳索的中部和第二绳索的中部分别沿相反的方向绕经所述连接轴；

所述第一绳索的末端固定在所述转动机械臂上，或所述第一绳索的末端在绕经所述转动机械臂固定在所述驱动机械臂上，

所述第二绳索的末端固定在所述转动机械臂上，或所述第二绳索的末端在绕经所述转动机械臂固定在所述驱动机械臂上。

可选的实施方式，所述转动机械臂关节还包括转向滑轮；至少一个所述转向滑轮设置在所述转动机械臂上；所述第一绳索基于所述转向滑轮绕经所述转动机械臂，所述第二绳索基于所述转向滑轮绕经所述转动机械臂。

所述第一绳索绕经所述连接轴时形成若干第一绳索圈，在相邻的两个所述第一绳线圈之间的所述第一绳索基于所述转向滑轮过渡；

所述第二绳索绕经所述连接轴时形成若干个第二绳索圈，在相邻的两个第二绳索圈之间的所述第二绳索基于所述转向滑轮过渡。

可选的实施方式，所述柔性驱动的协作机器臂关节模块还包括线槽轮组，所述线槽轮组包括若干个线槽轮；所述线槽轮同轴转动配合在所述连接轴上；任意一个所述线槽轮上具有若干条线槽，所述第一绳索和第二绳索分别配合在对应的线槽内。

可选的实施方式，所述机械臂关节还包括绕线轮，所述绕线轮同轴转动配合在电机的输出轴上；所述第一绳索的始端和第二绳索的始端基于绕线轮的绕设在电机的输出轴上。