[实用新型]一种助残/助老用绳驱动机械臂

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种助残/助老用绳驱动机械臂的结构。

背景技术

机械臂在日常生产生活中已得到广泛应用。传统机械臂将驱动机构直接安装在关节处，为了克服驱动机构较大的重量，必须增加驱动电机的功率和机械结构的强度。这样大大增加了机械臂的重量和转动惯量，降低了负载能力和运动性能。为了降低机械臂的重量，满足某些场合下高负载自重比和快速响应的要求，有人提出了单马达驱动和绳驱动技术。

单马达驱动技术通过改变机械臂的运动传递机构来减少动力源的数量，使整个机械臂只有一个动力源。但单马达驱动技术只是将电机从机械臂中移出，调速机构等装置仍安装在机械臂中，没有大幅减轻机械臂的重量，同时机械结构也比较复杂。

绳驱动技术在近几年逐渐受到重视，它主要通过将电机和调速装置全部安装在底座驱动箱上，通过绳来驱动关节的运动，从而大幅地降低了机械臂的重量。绳驱动技术可以分为绳驱动并联机构和绳驱动串联机构。由于绳只能承受单向拉力的性质，使并联机构只能通过增加电机和绳的数量来实现机械臂的力闭合，增加了能耗和结构复杂程度；同时并联机构有其先天的缺点，即工作空间较小，不能满足某些场合大工作空间的要求。现有的绳驱动串联机构无法解决关节运动耦合和驱动范围较小的问题。 

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种助残/助老用绳驱动机械臂，本实用新型的目的通过如下技术方案实现：

一种助残/助老用绳驱动机械臂，其特征在于包括回旋关节、上下转动关节、水平转动关节、第一关节连接板、滑块、导轨、底座驱动箱、驱动电机和绳驱动系统，回旋关节完成绕轴向的转动，上下转动关节完成在垂直面内的绕轴转动，水平转动关节完成水平面内的绕轴转动；回旋关节、上下转动关节和水平转动关节串联连接，水平转动关节与滑块间通过关节连接板连接，滑块安装在导轨上且能沿着导轨上下滑动，导轨固定在底座驱动箱上；每个关节均各自由一个驱动电机驱动，完成正反转运动，各关节的驱动电机安装在底座驱动箱内，每个驱动电机各自利用一个绳驱动系统将动力传到各个关节，各个绳驱动系统的拉线在机械臂内的走线为弯折形。

进一步优化的，所述水平转动关节个数为三个以上，三个以上的水平转动关节通过关节连接板串联安装，靠近滑块的水平转动关节也通过关节连接板与滑块连接。

进一步优化的，所述绳驱动系统包括主动同步带、主动带轮、第一带夹、底座套筒固定装置和两根拉线；所述两根拉线由两根第一拉线套筒和两根第一拉线钢丝绳组成；主动带轮与驱动电机通过平键连接，主动同步带套在主动带轮上，两根第一拉线钢丝绳的一端各自通过一个第一带夹与主动同步带的两端连接，第一拉线套筒通过底座套筒固定装置固定在底座驱动箱上，两根第一拉线钢丝绳的另一端与相应关节连接，通过调节底座套筒固定装置的安装位置来预紧第一拉线钢丝绳及主动同步带；当驱动电机转动时，主动同步带带动一根第一拉线钢丝绳在第一拉线套筒内移动，第一拉线钢丝绳带动关节转动，同时关节拉动另一根第一拉线钢丝绳在拉线套筒内移动，完成将驱动电机的动力传到转动关节。

进一步优化的，所述拉线的走线方式为：将所有拉线分为两组，拉线由底座驱动箱进入靠近滑块的一节机械臂，八个弹性圈均匀分布在该节机械臂的两侧，即一侧有四个弹性圈，各弹性圈用螺钉固定在关节连接板上，其中一组穿过一侧的第一弹性圈后，绕到另一侧的第二弹性圈，再依次绕过第三弹性圈、第四弹性圈、第九弹性圈，将每根拉线绕到对应的关节处，另一组拉线穿过第五弹性圈后，再依次穿过第六弹性圈、第七弹性圈和第八弹性圈，将每根拉线绕到对应的关节处；此种将拉线走线的形状呈弯折形绕线方法，使拉线可在各节机械臂内蓄积一定多余长度的拉线；弹性圈的作用主要是整理拉线，弹性圈具有弹性可以拉伸和缩短，当关节运动时，弯折形的拉线可逐渐被拉直，来满足关节转动时的需要。 

进一步优化的，所述底座套筒固定装置包括底座套筒固定上板和底座套筒固定下板，底座套筒固定下板放在底座驱动箱上，底座套筒固定上板放在底座套筒固定下板上，使用螺栓穿过螺栓孔将底座套筒固定上板和底座套筒固定下板固定在底座驱动箱上。