[发明专利]一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节

权利要求书

1.一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节，其特征在于，包括机械手(9)、系绳收放模块、信号转换模块、球电机驱动模块和多自由度压电球电机模块；

机械手(9)的手腕关节与多自由度压电球电机模块相连，多自由度压电球电机模块与球电机驱动模块相连，球电机驱动模块通过信号转换模块与系绳收放模块相连；系绳收放模块的关节驱动信号通过信号转换模块进行信号转换后发送给球电机驱动模块，球电机驱动模块根据接收的信号驱动多自由度压电球电机模块，多自由度压电球电机模块进而驱动机械手(9)的手腕关节，球电机驱动模块检测多自由度压电球电机模块的位置信号并反馈回信号转换模块，信号转换模块根据反馈信号对系绳收放模块进行调节，从而实现手腕关节的控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节，其特征在于，所述的多自由度压电球电机模块包括限制圈(1)、定子支架(2)、预紧板簧(3)、行波定子(4)、陶瓷球(5)、下连接杆(7)和弯条(8)；

下连接杆(7)的下端面与球电机驱动模块固定连接，下连接杆(7)的上端面固定安装有多个沿圆周等间隔布置的定子支架(2)，每个定子支架(2)靠近圆心的侧面与行波定子(4)固定连接，每个定子支架(2)与行波定子(4)之间还设置有预紧板簧(3)，在多个行波定子(4)之间的空隙中嵌装有陶瓷球(5)，多个行波定子(4)与陶瓷球(5)的外圆周面相切，陶瓷球(5)的顶部设置有凸起，凸起作为电机输出轴(6)并与与机械手(9)的手腕关节同轴连接，下连接杆(7)的上端面上还与有多根弯条(8)的一端固定连接，每根弯条(8)设置在相邻两个定子支架(2)之间，每根弯条(8)的另一端向上延伸后与限制圈(1)固定连接，限制圈(1)套装在陶瓷球(5)的顶部，用于限制陶瓷球(5)的轴向运动，球电机驱动模块与行波定子(4)的控制端电连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节，其特征在于，所述陶瓷球(5)位于限制圈(1)和下连接杆(7)之间并且陶瓷球(5)在轴向设置有预设移动距离，陶瓷球(5)的最大直径大于限制圈(1)的直径。

4.根据权利要求1所述的一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节，其特征在于，所述的球电机驱动模块包括连接轴(10)和电机驱动器(11)；

连接轴(10)的两端分别与信号转换模块、球电机驱动模块固定连接，连接轴(10)中固定安装有电机驱动器(11)，电机驱动器(11)分别与信号转换模块、球电机驱动模块电连接。

5.根据权利要求1所述的一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节，其特征在于，所述的信号转换模块包括信号转换器(12)，信号转换器(12)的两端分别与系绳收放模块和球电机驱动模块均固定连接，信号转换器(12)的输出端还与电机驱动模块电连接，信号转换器(12)的输入端还与系绳收放模块电连接。

6.根据权利要求1所述的一种基于柔性系绳控制的机械手腕关节，其特征在于，所述的系绳收放模块包括固定桁架(13)、系绳(16)、张紧轮(17)、轮毂电机(18)、底座(19)和电机支架(20)；

固定桁架(13)的两端分别与信号转换模块和底座(19)固定连接，底座(19)上间隔地固定安装有多个电机支架(20)，每个电机支架(20)上安装有轮毂电机(18)，每个电机支架(20)上还通过连接杆固定安装有张紧轮(17)，张紧轮(17)上设置有压力传感器，用于测量系绳(16)压力，张紧轮(17)上的压力传感器和轮毂电机(18)均与信号转换模块电连接，信号转换模块和底座(19)之间设置有多根系绳(16)，每根系绳(16)的一端固定安装在信号转换模块，每根系绳(16)的另一端绕过张紧轮(17)后固定在对应的轮毂电机(18)上，每根系绳(16)卷绕在对应的轮毂电机(18)上，轮毂电机(18)的转动实现系绳(16)的收放。