[发明专利]可重构式柔索驱动并联机器人及其驱动装置

说明书

技术领域：

本发明涉及并联机器人机构，具体地说是一种可重构式柔索驱动并联机器人及其驱动装置。

技术背景：

并联机器人具有刚度大、承载能力强、误差小、精度高等一系列优点，由静平台与末端执行器组成，并由连接在静平台上的多个驱动分支通过运动副连接末端执行器，驱动末端执行器来执行各种操作。目前存在的并联机器人，其驱动分支都是由刚性杆支撑的。刚性杆之间的干涉和运动副运动范围的限制，使得并联机器人的工作空间范围较小；另外，刚性臂的大惯量使得并联机器人额外驱动负载较大，需要较大功率的电机驱动。这些弊端限制了并联机器人的应用领域。

随着研究的深入，由柔索驱动的新型并联机器人逐渐成为研究的热点。与常规并联机器人的驱动分支不同，柔索驱动并联机器人的驱动分支是由柔索驱动的。柔索直径较小，使得相互干涉的几率比刚性杆大大减少，而且柔索是在静平台和末端执行器之间的通过铰链点连接，由于柔索的特点，这些铰链点类似于球副，运动范围较大；同时，柔索质量较轻，在相同的外力下，柔索驱动并联机器人所需电机功率较小。与常规并联机器人相比，此类并联机器人具有结构简单、质量和惯量小、工作空间大、可以实现高速运动的优点，因此在许多领域中得到应用。

在实际应用中，柔索驱动并联机器人的柔索必须规则缠绕在线轮上，且在电机驱动线轮运动过程中保证不能脱落，使柔索工作稳定可靠；在断电的情况下，柔索会产生松弛，可能会导致柔索脱落或绳索互相缠绕的情况，因此保证柔索在断电情况下仍能保持张紧状态也是需要解决的问题。

针对不同的任务，需要有不同的机器人构型，如果柔索驱动并联机器人在不同应用背景下的构型和操作末端执行器容易变更，将会大大拓宽柔索驱动并联机器人的应用领域。

发明内容：

本发明的目的就是为了解决技术背景中柔索驱动并联机器人存在的问题，提出了一种模块化可重构式柔索驱动并联机器人及其驱动模块。其驱动模块可以使柔索工作稳定不脱落，且能保证柔索有序排列，在断电情况下不会造成柔索松弛和相互缠绕的情况；并将驱动模块与机器人机架本体模块化，在不同的应用背景下可以将机器人进行重组，可以实现空间一到六自由度的运动，根据执行工作任务不同的，得到需要的机器人构型，扩大了机器人的应用范围。

本发明一种可重构式柔索驱动并联机器人的驱动装置，其特征在于：包含：

电动机2，其两端分别装有电机编码器1和减速器3；

驱动模块箱体4，与电动机2相连接；该驱动模块箱体为正方体箱体结构，其四壁上加工有与其它模块相连接的孔或槽，是各种装置的机架；

缠绕装置，包括一柔索卷筒12，为圆柱形结构，与驱动模块箱体连接；一压轴10，两端分别通过压轴轴承端盖22、压轴轴承21及压轴支撑滑块9固定在驱动模块箱体两侧的槽内，且该压轴位于柔索卷筒的上方；柔索7，其一端固定于柔索卷筒12的螺纹起始处；

张紧装置，包括一弹簧卷轴14，其一端通过螺纹与驱动模块箱体相连，轴端加工有开口槽14-1；一弹簧卷筒17，通过弹簧卷轴轴承16、轴承端盖15与弹簧卷轴14相连；一平面涡卷弹簧18，其内端固定在弹簧卷轴轴端的开口槽14-1内，其外端固定在弹簧卷筒的外壁上；一弹簧挡片，为一钻有同心孔的薄片，与弹簧卷轴14同轴相连，安装在平面涡卷弹簧18的外侧；一开口销20，置于平面涡卷弹簧片外侧并固定在弹簧卷轴14的轴端；

传动装置，包括一直线导轨8；一传动滑块13，固定于直线导轨的滑块上；一内球形导孔5，固定于直线导轨的滑块上；一外球形导孔6，安装于驱动模块箱体4的外壁上；所述的柔索7的自由端先穿过内球形导孔，再穿过外球形导孔。

其中，所述的驱动模块箱体4的两侧加工有方形的箱体减重槽44。

其中，所述的弹簧卷筒17的外壁加工有装配矩形槽17-2，留作装配工具的空间。

其中，所述的传动滑块的外圆弧的一侧加工有传动螺纹13-1，与柔索卷筒12上的螺纹槽相啮合，没有螺纹的一侧与柔索卷筒12上的柔索7相切。

其中，所述的内球形导孔(5)由导孔轴承端盖23、光滑导孔24、关节轴承25以及内导孔架26组成，光滑导孔24通过过盈配合与关节轴承25的球关节内壁相连接。

其中，所述的外球形导孔6由导孔轴承端盖27、光滑导孔28、关节轴承29组成，光滑导孔28通过过盈配合与关节轴承29球关节内壁相连接。

一种可重构式柔索驱动并联机器人，其特征在于：包括：

机器人本体机架30，为框体结构，由带有滑槽的机器人机架型材33连接而成；