[发明专利]可重构的绳驱动串联解耦机械臂关节及其工作方法

权利要求书

1.一种可重构的绳驱动串联解耦机械臂回转关节，其特征在于：

包括回转基座(11)，回转连杆(12)，绳索运动解耦机构(3)，导向滑轮(13)，回转连杆承载轴承(14)；其中回转关节的旋转轴线与回转连杆(12)轴线重合；

其中上述的绳索运动解耦机构(3)实现对后端驱动绳索的运动解耦，实现回转关节与后端关节的运动解耦；从前向后依次包括固定轮(31)、随动轮(32)、行星轮系、主动轮(33)；固定轮(31)固定不能转动，主动轮(33)可以绕自身中心轴线旋转；随动轮(32)包括随动轮主体(32-4)；

上述的行星轮系包括固定齿轮(34-1)、主动齿轮(34-2)，左行星齿轮(34-3)和右行星齿轮(34-4)；各个齿轮的模数相同，并且固定齿轮(34-1)与主动齿轮(34-2)齿数相同，左行星齿轮(34-3)和右行星齿轮(34-4)齿数相同；固定齿轮(34-1)与固定轮(31)连接，主动齿轮(34-2)与主动轮(33)连接，左行星齿轮(34-3)和右行星齿轮(34-4)均安装于随动轮主体(32-4)，绕轴线可以转动但沿自身轴线方向运动受到限制；左行星齿轮(34-3)和右行星齿轮(34-4)通过与固定齿轮(34-1)、主动齿轮(34-2)的啮合限制随动轮(32)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(35-1)、一根后端关节右驱动绳索(35-2)；关节左驱动绳索(36-1)、关节右驱动绳索(36-2)；

上述随动轮主体(32-4)的前侧安装前侧导线盘(32-2)，后侧安装后侧导线盘(32-3)，前侧导线盘(32-2)和后侧导线盘(32-3)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(32-4)上方还安装左定滑轮模块(32-11)和右定滑轮模块(32-12)；左定滑轮模块(32-11)和右定滑轮模块(32-12)均为后端关节驱动绳索的导向定滑轮；

上述固定轮(31)下方和主动轮(33)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(35-1)、后端关节右驱动绳索(35-2)的导向；

上述后端关节左驱动绳索(35-1)的前端用于与后端关节的驱动单元相连；之后先穿过固定轮(31)上的对应通孔，再按顺时针方向沿着前侧导线盘(32-2)的驱动绳索导线环槽自下而上到达左定滑轮模块(32-11)，再经过左定滑轮模块(32-11)换向180度，再按逆时针方向沿着后侧导线盘(32-3)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(33)上的对应通孔后，左驱动绳索(35-1)的末端与后端关节的旋转连杆相连；

上述后端关节右驱动绳索(35-2)的前端用于与后端关节的驱动单元相连；之后先穿过固定轮(31)上的对应通孔，再按逆时针方向沿着前侧导线盘(32-2)的驱动绳索导线环槽自下而上到达右定滑轮模块(32-12)，再经过右定滑轮模块(32-12)换向180度，再按顺时针方向沿着后侧导线盘(32-3)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(33)上的对应通孔后，右驱动绳索(35-2)的末端与后端关节的旋转连杆相连；

上述关节左驱动绳索(36-1)的前端与关节的驱动单元相连，后端与主动轮(33)固连，关节左驱动绳索(36-1)逆时针缠绕在主动轮(33)上；

上述关节右驱动绳索(36-2)的前端与关节的驱动单元相连，后端与主动轮(33)固连，关节右驱动绳索(36-2)顺时针缠绕在主动轮(33)上；

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；

上述绳索运动解耦机构(3)的固定轮(31)与回转关节中的回转基座(11)固定连接，主动轮(33)与回转连杆(12)固定连接；

回转连杆承载轴承(14)内圈安装在回转连杆(12)上，外圈安装在回转基座(11)的轴孔中，采用轴用弹性挡圈、轴肩进行轴线固定；回转连杆承载轴承(14)承受回转关节的轴向和径向载荷；导向滑轮(13)固定安装在回转基座(11)上，对关节左驱动绳索(36-1)、关节右驱动绳索(36-2)进行导向。