一种绳驱动摆转关节模块.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CN110666832A(43)申请公布日2020.01.10(21)申请号201910900058.4(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)发明人管贻生宋耀威姜浩张涛(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)B25J9/10(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种绳驱动摆转关节模块(57)摘要本发明公开绳驱动摆转关节模块，包括前后和两侧对称设置的多个关节基架，关节基架之间设有前后对称设置的关节传动机构，关节传动机构内部还设有滑轮组与绕过的绳索配合滑动，关节传动机构与保距装置相连以保证前后对称结构保持稳定的动作间距，关节传动机构的固定端通过关节基架与电机舱壳体一端固定相连，预紧装置调整绳索松紧度，电机舱壳体内部设有电机驱动绳索并使关节传动机构的固定端和摆动端相对摆动。相对现有技术，本发明技术方案具有结构简单且工作可靠等优点，可有效提高机器人关节模块设计的灵活性、扩展性和伸缩性以及提高机器人关节模块的工作效率。CN110666832ACN110666832A权利要求书1/1页1.一种绳驱动摆转关节模块，其特征在于，包括前后和两侧对称设置的多个关节基架，关节基架之间设有前后对称设置的关节传动机构，关节传动机构内部还设有滑轮组与绕过的绳索配合滑动，关节传动机构与保距装置相连以保证前后对称结构保持稳定的动作间距，关节传动机构的固定端通过关节基架与电机舱壳体一端固定相连，预紧装置调整绳索松紧度，电机舱壳体内部设有电机驱动绳索并使关节传动机构的固定端和摆动端相对摆动。2.如权利要求1所述的绳驱动摆转关节模块，其特征在于，所述关节传动机构包括前后对称设置的两个齿轮片，两个齿轮片相对端部分别设有外轮齿以啮合传动，两个齿轮片的转动中心分别穿过一中心轴，中心轴两端分别与左右对称设置的所述关节基架相连，关节传动机构摆动端在齿轮片端角位置分别设有两组动滑轮，关节传动机构固定端在齿轮片端角分别设有两组定滑轮，动滑轮和定滑轮同侧设置，绳索从上部的定滑轮出发并绕过上部的动滑轮再进入至所述预紧装置，再绕过下部的动滑轮，再绕过下部的定滑轮。3.如权利要求2所述的绳驱动摆转关节模块，其特征在于，所述保距装置包括分别设置于所述齿轮片两侧的保距板，保距板两端分别与中心轴接相连。4.如权利要求3所述的绳驱动摆转关节模块，其特征在于，所述预紧装置包括穿过所述电机舱壳体且上下设置的两个万向轮，万向轮还与径向穿过电机舱壳体壁板的螺纹预紧件相连，安装腔内还设有滑轮保持架约束万向轮，螺旋转动螺纹预紧件以使万向轮与滑轮保持架调整绳索的张紧度；电机舱壳体一侧的安装腔内还设有绕线轮与进入预紧装置内部的绳索绕紧相连，绕线轮与轴端穿过电机舱壳体的电机相连并被电机驱动旋转。5.如权利要求4所述的绳驱动摆转关节模块，其特征在于，所述两个齿轮片的啮合传动比为1：1。2CN110666832A说明书1/4页一种绳驱动摆转关节模块技术领域[0001]本发明涉及机器人关节模块技术领域，特别涉及一种绳驱动摆转关节模块。背景技术[0002]目前，传统方法设计的机器人在构型、尺寸和自由度等方面上都是固定不变，这样存在容错性差、维护不便等缺陷，针对不同的尺寸和负载等具体要求都需要不同设计，最终缺乏系统构建的灵活性、扩展性和伸缩性。[0003]现有技术采用模块化方法可克服传统技术中的不足，从而有利于规模化和标准化生产、降低生产和维护成本。在模块化设计中，国内外已开发了一系列机器人关节模块，例如专利ZL201010242196.7和ZL201010242208.6分别公开了一种摆动关节和回转关节模块，这些专利方案中的关节模块性能不错，但由于采用了传统谐波减速器和齿轮传动，最终导致成本较高、噪音较大、系统柔性不足、质量和转动惯量偏大、负载自重比低等问题，并在生产和生活服务等方面应用受到了一定限制。[0004]为克服传统驱动方式存在的缺点以提升系统的安全性能，现有技术还采用绳驱动方式开发机器人并成为备受关注新尝试，例如专利CN106514703A公开了一种基于绳索驱动的轮辐式柔性机械臂，该机械臂采用三根绳索贯穿整体机构，并且每根绳索分别由电机驱动，但是该专利技术方案存在驱动装置过大，绳索连接过于复杂以及应用场所有限等缺陷，又如CN200710063781.9公开了一种绳驱动冗余度机械臂，摆转关节用单滑轮驱动，但机构构型尺寸不接近人臂且自由度也不相同，专利US12328792公开的绳驱动操作臂采用串联关节将整个机械臂串联在一起，但其前几个关节的结构很松散而走