一种可调刚度索驱动并联装置.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CN108890625A(43)申请公布日2018.11.27(21)申请号201810857721.2(22)申请日2018.07.31(71)申请人清华大学地址100084北京市海淀区100084信箱82分箱清华大学专利办公室(72)发明人唐晓强崔志伟侯森浩孙海宁季益中唐敏学王禹衡(74)专利代理机构西安智大知识产权代理事务所61215代理人段俊涛(51)Int.Cl.B25J9/00(2006.01)B25J9/10(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称一种可调刚度索驱动并联装置(57)摘要一种可调刚度的索驱动并联装置，包括基础框架，基础框架底部设置有用于对基础框架调平和高度调整的底座，基础框架内部安装有驱动单元，驱动单元通过柔索导向和刚度调节单元分别驱动末端执行器实现空间六自由度运动和调节驱动索的刚度，驱动索设置在出索导向滑轮上，出索导向滑轮使驱动索在相同的出索点处具有不同的出索方向，本发明具有较低的刚度，以吸收或缓冲碰撞产生的能量，从而降低或避免对人或产品造成的伤害；同时，在机器人作业时具有较高的刚度，以提高作业精度或负载能力。CN108890625ACN108890625A权利要求书1/1页1.一种可调刚度的索驱动并联装置，其特征在于，包括基础框架(3)，所述的基础框架(3)底部设置有用于对基础框架(3)调平和高度调整的底座(1)，基础框架(3)内部安装有驱动单元(2)，驱动单元(2)通过柔索导向和刚度调节单元(7)驱动末端执行器(5)实现空间六自由度运动和调节驱动索(4)的刚度，驱动索(4)经过出索导向滑轮(6)分别连接驱动单元(2)和末端执行器(5)，出索导向滑轮(6)使驱动索(4)在相同的出索点处具有不同的出索方向。2.根据权利要求1所述的一种可调刚度的索驱动并联装置，其特征在于，所述的柔索导向单元包括用于控制出索长度的卷筒(8)，卷筒(8)上的驱动索(4)与柔索导向轮(9)相连，柔索导向轮(9)沿其中心轴移动，保证卷筒(8)到柔索导向轮(9)的柔索始终垂直于其中心轴，驱动索(4)通过柔索导向轮(9)依次穿过柔索转向滑轮(13)和出索导向滑轮(6)，所述的出索导向滑轮(6)设置在滑轮架(10)上，柔索转向滑轮(13)设置在刚度调节装置(11)和拉压力传感器(12)上，刚度调节装置(11)用于调节系统刚度；拉压力传感器(12)用于测量驱动索(4)的索力，并对其进行反馈控制。3.根据权利要求1所述的一种可调刚度的索驱动并联装置，其特征在于，所述的刚度调节装置(11)包括支撑板(15)，支撑板(15)上设置有移动导轨(23)，移动导轨(23)内部分别设置有移动杆b和移动杆a，移动杆b和移动杆a上分别通过柔索(18)与刚度调节转盘和扭转弹簧(19)相连，移动杆b上设置有用于禁止扭转弹簧(19)对刚度的调节的双片锁(14)，扭转弹簧(19)通过弹簧安装杆(20)设置在支撑板(15)上。4.根据权利要求3所述的一种可调刚度的索驱动并联装置，其特征在于，所述的弹簧安装杆(20)对角设置，移动杆a与设置在支撑板(15)上的固定杆(21)对角设置，弹簧安装杆(20)、移动杆a和支撑板(15)为四边形结构。5.根据权利要求3所述的一种可调刚度的索驱动并联装置，其特征在于，所述的双片锁(14)通过设置在支撑板(15)上的旋转轴(24)旋转。6.根据权利要求1所述的一种可调刚度的索驱动并联装置，其特征在于，所述的驱动单元(2)包括依次相连的电机(25)，联轴器(26)和减速箱(27)。2CN108890625A说明书1/3页一种可调刚度索驱动并联装置技术领域[0001]本发明涉及索驱动并联机器人技术领域，特别涉及一种可调刚度索驱动并联装置。背景技术[0002]随着机器人技术的迅速发展和社会需求的不断提高，机器人与人共融、协同作业，将成为下一代机器人的本质特征，也是当前学者研究的热点问题。人与机器在同一自然工作空间内协同作业，可以充分发挥人的主观能动性，把人的灵巧作业和智能决策能力与机器的精准、力量、重复、作业时间和环境耐受能力有效的结合在一起，这不但可以大幅度的提高作业的效率和质量，降低生产成本，还可以把工作人员从重复、繁重的工作中解放出来。然而，在人机协同作业过程中，尤其是机器人在与人交互过程中或在非结构环境下运动时，不可避免会与人或产品发生碰撞，对人或产品存在安全威胁，因此，如何确保人与机器的安全是共融机器人技术研发中亟待解决的关键和难点问题之一。[0003]因此，研究可调刚度的并联装置对共融机器人技术发展有着重要的作用，它可使机器人在与人交互或碰撞时具有较低的刚度，低刚度机器人可以吸收和缓冲碰撞产生的能量，提高其柔性和灵活性，