基于轮系的绳驱动解耦机构及其解耦方法.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CN105798900A(43)申请公布日2016.07.27(21)申请号201610237823.5(22)申请日2016.04.15(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人印亮蒋素荣徐伟华达人蒋萌陈柏白东明赵鹏吴洪涛张超(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237代理人贺翔(51)Int.Cl.B25J9/10(2006.01)B25J17/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图3页(54)发明名称基于轮系的绳驱动解耦机构及其解耦方法(57)摘要本发明公开了一种基于轮系的绳驱动解耦机构及其解耦方法，尤其涉及多关节的绳驱动串联机械臂系统。该机构包括固定轮、随动轮、主动轮、导向滑轮、行星轮系。主动轮与关节连杆连接，固定轮与关节基座连接，利用行星轮系驱动随动轮，实现随动轮旋转速度是关节连杆旋转速度的1/2。后端关节的驱动绳索按随动轮上的导线槽正反向缠绕，这样，由关节连杆转动引起的驱动绳索位移变化和由随动轮转动导致的位移变化相互抵消。经过解耦机构后的驱动绳索与关节连杆无相对位移，实现绳索的运动解耦。该解耦机构可以工作在0~300℃范围内，工作范围大，结构简单、紧凑、可靠。该绳索运动解耦机构与绳驱动关节配套安装，可以实现模块化，应用范围广。CN105798900ACN105798900A权利要求书1/2页1.一种基于轮系的绳驱动解耦机构，其特征在于:从前向后依次包括关节基座(7)、固定轮(1)、随动轮(2)、行星轮系(4)、主动轮(3)、当前关节连杆(8)；其中固定轮(1)与关节基座(7)固定连接不能转动；主动轮(3)与当前关节连杆(8)固定连接，跟随当前关节连杆(8)转动；随动轮(2)包括随动轮主体(24)；上述的行星齿轮系(4)包括固定齿轮(41)、主动齿轮(42)，左行星齿轮(43)和右行星齿轮(44)；各个齿轮的模数相同，并且固定齿轮(41)与主动齿轮(42)齿数相同，左行星齿轮(43)和右行星齿轮(44)齿数相同。固定齿轮(41)与固定轮(1)连接，主动齿轮(42)与主动轮(3)连接，左行星齿轮(43)和右行星齿轮(44)沿自身轴线方向运动受到限制，绕轴线可以转动；左行星齿轮(43)和右行星齿轮(44)通过与固定齿轮(41)、主动齿轮(42)的啮合限制随动轮(2)的轴向运动和周向转动；该机构还包括一根后端关节左驱动绳索(61)、一根后端关节右驱动绳索(62)；上述随动轮主体(24)的前侧安装前侧导线盘(22)，后侧安装后侧导线盘(23)，前侧导线盘(22)和后侧导线盘(23)结构相同，均加工有同心圆环导线槽，同心圆环导线槽后端关节驱动绳索导线环槽；随动轮主体(24)上方还安装左定滑轮模块(21-1)和右定滑轮模块(21-2)；左定滑轮模块(21-1)和右定滑轮模块(21-2)均为后端关节驱动绳索的导向定滑轮；上述固定轮(1)下方和主动轮(3)下方均设置有两个与轮轴轴线平行的通孔，且通孔进行圆角处理或安装滑轮分别用于上述后端关节左驱动绳索(61)、后端关节右驱动绳索(62)的导向；上述后端关节左驱动绳索(61)的前端用于与后端关节的驱动单元(101)相连；之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按顺时针方向沿着前侧导线盘(22)的驱动绳索导线环槽自下而上到达左定滑轮模块(21-1)，再经过左定滑轮模块(21-1)换向180度，再按逆时针方向沿着后侧导线盘(23)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，左驱动绳索(61)的末端与后端关节的旋转连杆(9)相连；上述后端关节右驱动绳索(62)的前端用于与后端关节的驱动单元(101)相连；之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按逆时针方向沿着前侧导线盘(22)的驱动绳索导线环槽自下而上到达右定滑轮模块(21-2)，再经过右定滑轮模块(21-2)换向180度，再按顺时针方向沿着后侧导线盘(23)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，右驱动绳索(62)的末端与后端关节的旋转连杆(9)相连；上述结构中所述顺时针方向和逆时针方向均指从前向后观察。2.据权利要求1所述基于轮系的绳驱动解耦机构的解耦方法，其特征在于：利用行星齿轮系(4)的驱动，实现随动轮(2)运动角速度为当前关节连杆(8)旋转角速度ω的一半，即为ω/2。并且通过左行星齿轮(43)、右行星齿轮(44)与固定齿轮(41)、主动齿轮(42)的可靠啮合，实现随动轮(2)正反向可靠驱动；并通过后端关节左驱动绳索(61)和后端关节右驱动绳索(62)正反向圆弧走线缠绕，实现后端关节左驱动绳索(61)和后端关节右驱动绳索(62)位移变化率的是随动轮运动角速率ω/