[实用新型]一种多关节的绳传动单元

说明书

技术领域

本实用新型涉及属于机械领域，具体为一种用于机械臂关节驱动的多关节的绳传动单元。

背景技术

机械臂关节普遍采用电机、齿轮减速器、关节轴三者直接相连的传动机构，这种传动机构要求电机与齿轮减速器安装在机械臂关节附件，机构简单但结构不紧凑，外观不整洁。尤其突出的缺点是，在多关节机械臂中，下一级关节的电机与齿轮减速器等传动装置成为上一级关节的负载，提高了对机械臂动力和传动元件的要求，由此造成整体重量和内部消耗的增加，降低了机械臂对外做功的能力和效率。

目前已经公开的资料中，上海交通大学的陶俊、袁建军等人的专利《用于机械臂的钢丝绳传动机构，公开号CN1995777A》及其相关论文，如：《钢丝绳传动四自由度机械臂的机构设计》、《钢丝绳传动5自由度机器人的机构设计》对钢丝绳传动结构进行有益的探索，但不能用于多关节的机械臂，因而不能更大程度的发挥钢丝绳传动机构的所具有的优点。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种多关节的绳传动单元，解决了多关节的绳传动及布置的问题，使得全绳传动的机械臂成为可能，从而发挥绳传动所具有传动精度高，制造成本低，能量消耗少以及机构简单，易于布置等的特点。

本实用新型的技术方案是：

一种多关节的绳传动单元，该传动单元主要包括：从动轮、导向辊Ⅰ、导向辊Ⅱ、旋转关节导向辊Ⅰ、旋转关节Ⅰ、旋转关节Ⅲ、旋转关节导向辊Ⅱ、主动轮、柔绳、导向辊Ⅲ、旋转关节Ⅱ、旋转关节Ⅳ，具体结构如下：

柔绳通过从动轮、导向辊Ⅰ、导向辊Ⅱ、旋转关节导向辊Ⅰ、旋转关节导向辊Ⅱ、导向辊Ⅲ、主动轮环绕一周；柔绳与从动轮为固定连接，并且在从动轮上缠绕至少一周；旋转关节导向辊Ⅰ位于旋转关节Ⅰ和旋转关节Ⅲ的中心同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转；旋转关节导向辊Ⅱ位于旋转关节Ⅱ和旋转关节Ⅳ的中心的同一侧且位于中心附近，并与所在的旋转关节同步旋转。

所述的多关节的绳传动单元，柔绳与主动轮为固定连接或非固定连接，并且柔绳在主动轮上至少缠绕一周。

所述的多关节的绳传动单元，从动轮的轮槽中设置固定销，柔绳缠绕在从动轮的固定销上，同时柔绳通过固定销及垫片的涨紧作用，从而使得柔绳与从动轮的轮槽侧壁紧密挤压在一起。

所述的多关节的绳传动单元，主动轮通过轴孔安装在调节板的固定轴上，调节板上开有槽孔，并通过螺母与基座上的固定螺栓锁紧，从而实现柔绳的张紧。

所述的多关节的绳传动单元，绳传动单元采用直线动力源驱动，直线动力源为滚珠丝杠、气压或液压缸。

所述的多关节的绳传动单元，直线动力源为铰接气缸时，气缸的缸体与固定销铰接，气缸的活塞杆端部通过压板与柔绳连接，压板与柔绳固连。

所述的多关节的绳传动单元，导向辊Ⅰ为两个，相对设置于柔绳的两侧；导向辊Ⅱ为两个，交错设置于柔绳的两侧；在旋转关节Ⅰ、旋转关节Ⅲ之间，旋转关节导向辊Ⅰ为两个，相对设置于柔绳的两侧；在旋转关节Ⅱ、旋转关节Ⅳ之间，旋转关节导向辊Ⅱ为两个，相对设置于柔绳的两侧。

所述的多关节的绳传动单元，柔绳在从动轮与旋转关节Ⅰ及旋转关节Ⅲ之间为A段，柔绳在旋转关节Ⅰ及旋转关节Ⅲ和旋转关节Ⅱ及旋转关节Ⅳ之间为B段；导向辊Ⅰ、导向辊Ⅱ设置于A段的两侧，在主动轮和旋转关节Ⅱ、旋转关节Ⅳ之间的柔绳两侧设置导向辊Ⅲ。

所述的多关节的绳传动单元，绳传动单元设置在相邻两节机械臂上，从动轮中心设有与驱动对象相连接的键槽，从动轮与机械臂Ⅰ做相对旋转运动；其中，一个机械臂Ⅰ、另一个机械臂Ⅱ的一端关节处，通过旋转关节Ⅰ与旋转关节Ⅲ铰接；二者之间的旋转关节导向辊Ⅰ给柔绳导向；一个机械臂Ⅰ的另一端关节处安装从动轮，从动轮通过键槽与驱动对象连接；另一个机械臂Ⅱ的另一端关节处安装旋转关节Ⅱ、旋转关节Ⅳ；旋转关节Ⅱ、旋转关节Ⅳ安装旋转关节导向辊Ⅱ，以给柔绳导向。

所述的多关节的绳传动单元，两节机械臂中部空心，便于柔绳穿入其中，从动轮布置在关节的一侧，另一侧布置相应的检测角度传感器。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型公开了突破了目前已公开的钢丝绳传动机构技术方案中，钢丝绳传动只能应用于一节机械臂的局限，使得多关节绳传动成为可能。

2、本实用新型通过导向辊Ⅱ、旋转关节导向辊Ⅰ、旋转关节导向辊Ⅱ、导向辊Ⅲ的空间灵活布置，公开了柔绳的空间传动技术，可以更加充分地发挥绳传动的优点，如传动精度高，生产成本低等。

3、本实用新型为研制多关节绳传动的机器人奠定基础，利用成本低的优势，使本类型传动机器人可以大面积推广应用。