[发明专利]一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂

说明书

本发明的实施例公开了一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，包括关节模块、两根驱动绳索、支撑连杆和驱动装置，关节模块包括联动组件、第一导线圆盘和第二导线圆盘，第一导线圆盘和第二导线圆盘分别与联动组件的两端转动连接，且第一导线圆盘和第二导线圆盘的自由度一致；两根驱动绳索穿设于关节模块中，驱动绳索固定于所述第一导线圆盘，所述驱动绳索可滑动地穿设于所述第二导线圆盘，驱动绳索位于第一导线圆盘的转动方向所在的平面；支撑连杆的两端分别固定连接有两个关节模块，驱动装置的转角和驱动绳索的输出成正弦关系。实现绳驱机械臂各段解耦，并使关节转角和驱动装置实现等角度线性转动关系，降低柔性机械臂的控制难度。

技术领域

本发明涉及一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，属于柔性机器人技术领域。

背景技术

目前，刚性机器臂在工业领域取得了广泛的应用，但是传统的工业机器臂质量大，机动性低，难以胜任灾害救援，管道清理等需要高度灵活性的任务。与传统刚性机器臂相比，超冗余度特性绳驱柔性机械臂具有出色的运动能力与环境适应性，可以在复杂、非结构化、受阻受限的特殊环境下，开展一系列工作。但是目前绳驱柔性机械臂的控制具有高度非正弦的特点，各段驱动绳索在运动过程中变化量相互耦合且非线性，增加了控制的难度。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种可以实现绳索输入和关节转角输出成正弦关系的机械臂，同时机械臂上各个臂段之间的相互解耦，机械臂具有多个偏航自由度，用于解决现有技术中的绳驱机械臂各段绳索驱动量相互耦合和非线性的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种实现正弦解耦的具有偏航自由度的绳驱柔性机械臂，包括关节模块、两根驱动绳索、支撑连杆和驱动装置，，关节模块包括联动组件、第一导线圆盘和第二导线圆盘，所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘分别与所述的联动组件的两端转动连接，且所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘的自由度一致；两根驱动绳索穿设于所述的关节模块中，所述的驱动绳索固定于所述第一导线圆盘，所述驱动绳索可滑动地穿设于所述第二导线圆盘，两根所述的驱动绳索对称设置于所述的联动组件的两侧，并位于所述的第一导线圆盘的转动方向所在的平面；支撑连杆的两端分别固定连接有两个所述的关节模块，所述驱动装置的转角和所述驱动绳索的输出成正弦关系。

作为上述方案的进一步改进方式，所述的联动组件包括：

两个转动件，分别安装于所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘中，所述的转动件的插设有转轴，所述的转动件通过所述的转轴和所述的第一导线圆盘以及所述的第二导线圆盘转动连接；

两个支撑板，所述的支撑板的两端分别固定于两个所述转动件，两个所述的支撑板分别位于所述的转动件的两侧，并位于所述的转轴的轴向方向上。

作为上述方案的进一步改进方式，所述的转动件的两侧设置有绕线导轮，所述的绕线导轮设置在所述的转动件和所述的支撑板之间，位于两个所述的转动件的同一侧的两个所述的绕线导轮之间绕设有联动绳索，所述的联动绳索的两端分别位于两个所述的绕线导轮的相异的两侧。

作为上述方案的进一步改进方式，所述联动绳索的第一端固定于位于所述第一导线圆盘的所述的绕线导轮，所述联动绳索的第二端绕设在位于所述第二导线圆盘的所述的绕线导轮，位于所述第二导线圆盘的所述的转动件设置有空心螺钉，所述空心螺钉和所述的联动绳索的第二端连接，所述的空心螺钉能在所述的转动件上伸缩，提供两侧联动绳索的预紧力。

作为上述方案的进一步改进方式，所述的转动件的两侧的所述联动绳索的绕线方向相异。

作为上述方案的进一步改进方式，所述的第一导线圆盘和所述的第二导线圆盘均设置有定滑轮组，所述定滑轮组用于为所述的驱动绳索导向，以及减小驱动绳索和绳孔之间的摩擦。

作为上述方案的进一步改进方式，相邻两个所述的关节模块的第一导线圆盘的自由度相异。