一种基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110666833A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201910901414.4(22)申请日2019.09.23(71)申请人广东工业大学地址510062广东省广州市大学城外环西路100号(72)发明人管贻生姜浩张涛肖才(74)专利代理机构广东广信君达律师事务所44329代理人伍时礼(51)Int.Cl.B25J17/00(2006.01)B25J18/00(2006.01)B25J9/00(2006.01)B25J9/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称一种基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂(57)摘要本发明公开一种基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂，包括依次相连的肩部关节、肘部关节、腕部关节以及将各个关节相连的关节间连接件，肩部关节和腕部关节为三自由度关节，肘部关节为单自由度关节，肩部关节和腕部关节内部设有空间曲线结构的运动支链组以及与绳配合传动，肘部关节通过齿轮啮合传动以及绳配合传动。相对现有技术，本发明技术方案具有自由度多、成本低、噪音小、柔性高、质量和转动惯量小、负载自重较高等优点，可有效对机器人驱动关节进行优化设计以及提高工作效率。CN110666833ACN110666833A权利要求书1/1页1.一种基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂，其特征在于，包括依次相连的肩部关节、肘部关节、腕部关节以及将各个关节相连的关节间连接件，肩部关节和腕部关节为三自由度关节，肘部关节为单自由度关节，肩部关节和腕部关节内部设有空间曲线结构的运动支链组以及与绳配合传动，肘部关节通过齿轮啮合传动以及绳配合传动。2.如权利要求1所述的基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肩部并联机构包括轴向设置的肩部固定平台和肩部运动平台，肩部固定平台和肩部运动平台之间设有由若干空间曲线结构的运动支链组成的运动支链组，单个运动支链端部通过虎克铰分别与肩部固定平台和肩部运动平台相连，肩部固定平台另一端与肩部电机固定架轴向相对，肩部电机固定架与肩部固定平台之间设有若干个肩部齿轮箱，肩部齿轮箱与肩部驱动电机相连，两个闭合链绳索自肩部固定平台穿入肩部运动平台内并与设置于肩部运动平台内的传动机构相连并形成闭合链，两个闭环链绳索分处于两个平面内且相互垂直，传动机构通过电机驱动绳索，两个绳索带动肩部运动平台摆动实现沿两个绳索方向的两自由度摆动以及肩部电机驱动肩部固定平台旋转。3.如权利要求2所述的基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述腕部并联机构包括上下设置的腕部固定平台和腕部运动平台，腕部固定平台和腕部运动平台之间设有由若干空间曲线结构的运动支链组成的运动支链组，运动支链端部通过虎克铰分别与腕部固定平台和腕部运动平台相连；腕部固定平台顶部设有腕部固定架，腕部固定架侧部设有腕部驱动轮，腕部固定平台顶面还设有腕部旋转盘，腕部固定平台底面设有若干腕部滑轮转动架，腕部滑轮转动架内部设有腕部传动滑轮，腕部运动平台顶面设有若干腕部滑轮转动架和与之相配的腕部传动滑轮，上部和下部的腕部传动滑轮通过绳索相连，所述肘部关节的电机驱动绳索经过肘部关节的解耦滑轮传递到腕部关节的运动构件并配合腕部关节内部的绳索驱动腕部运动平台沿X和Y方向运动，腕部关节沿Z方向的转动通过绳索驱动腕部固定平台顶部的腕部旋转盘实现驱动旋转。4.如权利要求3所述的基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述运动支链组包括四个周向均匀设置的运动支链，四个运动支链沿圆周按90度角间距均匀分布，每个运动支链中部设有曲线连杆以及端部设有的虎克铰。5.如权利要求3所述的基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂，其特征在于，所述肘部关节包含肘部转动架、肘部固定架、肘部中部保持架、传动滑轮、解耦滑轮。肘部转动架通过轴肩、轴颈和肘部固定架相连，肘部固定架通过螺栓分别固定在手臂的小臂和大臂上，肘部关节通过肘部电机驱动固定在电机固定架上的电机驱动轮将运动传递到电机传动轮上，然后绳索带动肘部上下两侧的解耦滑轮，实现小臂相对大臂方向的纯滚动运动。2CN110666833A说明书1/5页一种基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂技术领域[0001]本发明涉及机器人机械臂技术领域，特别涉及一种基于并联机构的绳驱动七自由度仿人机械臂。背景技术[0002]七自由度机械臂由于具有超过三维空间中实现任意位姿所需要的六个自由度而成为冗余度机器人，但七自由度机械臂具有更高灵巧性、更强任务执行和环境适应能力、更强避障功能而备受关注，是一类重要的机器人。[0003]传统机械臂一般为串联结构，驱动电机多放置于关节处，整体手臂的质量和惯性较大，严重影响高速运动和快速响应的性