[发明专利]防索虚牵装置及包含该装置的冗余驱动并联机器人

说明书

技术领域

本发明涉及并联装置技术领域，尤其涉及一种防索虚牵的装置及包含该装置的冗余驱动并联机器人。

背景技术

索并联机构的研究与应用起源于上世纪80年代末期，是并联机构中的一种特殊柔性机构，其驱动支链为柔性索。索并联机构相较于刚性杆支撑并联机构，具有结构简单，工作空间大，高负载能力，易拆装，可重组，模块化程度高和运动速度快等优点。

然而，由于绳索只能承受拉力无法承受压力，索并联机构的构型受到诸多限制。为了保证绳索的终端运动的完全约束，绳索的数量必须多于终端自由度数目，从而引入冗余驱动和索虚牵的问题。索处于虚牵状态时，容易导致索的张力极不均匀，控制困难。目前，解决这个问题有两种办法：一是让绳索成对拉结构，以保证绳索始终张紧；二是在控制系统中加入索力检测和调整模块。前者绳索较多不利于应用，后者常采用力传感器解决这个问题，但这个方法接线复杂，需要考虑安装位置，且费用较高，需要专门的供电线路对力传感器进行供电。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种防索虚牵的装置及包含该装置的冗余驱动并联机器人，通过霍尔器件对索力的检测，相对于现有技术，模块化程度高，结构简单可靠，安装实施方便。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种防索虚牵装置包括外壳、弹簧、霍尔器件、永磁体以及由铁磁材料制成的内筒；所述内筒上设有一检测缺口；所述弹簧的上、下两端都系在索上，弹簧的长度随着索的张紧力的增大同步增长；弹簧可导电，其上端与外壳固结，下端与内筒固结；内筒部分置于外壳内，随着弹簧的伸长与压缩，内筒相对外壳上下滑动；所述外壳上固设有霍尔器件，霍尔器件背面设置一个永磁体；霍尔器件通过检测缺口的位置变化而识别索的张紧程度。

作为本发明的改进，一种防索虚牵装置还包括充电模块，弹簧可以导电，并且弹簧上设有导线和充电模块，三者形成闭合的导线回路；索的索力变化带来弹簧的伸长与压缩，弹簧的伸长与压缩会切割磁力线而形成电流，此电流给充电模块充电；充电模块供电给霍尔器件。

作为本发明的进一步改进，所述外壳上设置有至少两组霍尔器件，其中第一组的安装位置对应索力为最小张紧力时检测缺口的位置，第二组的安装位置对应索力为允许最大值时检测缺口的位置。

作为本发明的进一步改进，所述外壳上设置有四组霍尔器件。

本发明还提供了一种包含防索虚牵装置的冗余驱动并联机器人，包括终端动平台，多组带驱动的索，其特征在于：每组索上均串联有一个防索虚牵装置。

与现有技术相比，本发明具有如下特点：

本发明采用霍尔器件，霍尔器件是一种基于霍尔效应的磁传感器，具有许多优点，它们的结构牢固，体积小，重量轻，寿命长，安装方便，功耗小，频率高(可达1MHZ)，耐震动，不怕灰尘、油污、水汽及盐雾等的污染或腐蚀，本发明通过霍尔器件对索力进行检测，相对于，模块化程度高，结构简单可靠，安装实施方便，而且可以利用可导电的弹簧的伸缩运动切割磁力线产生电力并给充电模块充电，充电模块进而供电给霍尔器件，从而检测索力变化时不需要外界电源参与，特别适合安装环境复杂多变的情况。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种防索虚牵装置的结构示意图；

图2是一种可自供电的防索虚牵装置的结构示意图；

图3是包含防索虚牵装置的冗余驱动并联机器人的结构示意图；

图中：1-终端动平台，2-索，3-防虚牵装置，31-导线，32-充电模块，33-外壳，34-弹簧，35-霍尔器件，36-永磁体，37-内筒，371-检测缺口。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。