[发明专利]一种具有防缠绕及高精度测力功能的柔索驱动装置

说明书

本发明公开了一种具有防缠绕及高精度测力功能的柔索驱动装置，包括光电编码器、永磁直流力矩电机、移动板、滚珠螺母、滚珠丝杠、垫板、测力板、S型拉力传感器、后板、柔索、U型槽导向机构、周转导向机构、侧板、底板、顶板和锁绳器；通过设计A、B两组U型槽导向机构的位置，可保证柔索被U型槽导向机构分成与丝杠轴线平行的绳段；柔索的移动距离等于U型槽导向机构的数目乘以移动板的轴向移动距离，成对改变U型槽导向机构的数量，可进一步改变驱动装置的传动比；拉力传感器实测数据等于U型槽导向机构的数目乘以柔索张力，成对地增加U型槽导向机构的数量，可增大拉力传感器的实际测量力，降低传感器电路噪声对测量结果的影响。

技术领域

本发明涉及一种驱动装置领域，具体是一种具有防缠绕及高精度测力功能的柔索驱动装置。

背景技术

柔索传动作为一种新兴的传动方式，在加工装配、航空航天、医疗康复及工程领域已经得到了广泛的应用。柔索传动负载自重比大、速度精度比高、响应速度快、柔顺性好、工作方式灵活、环境适应能力强，因此，基于柔索传动的机械装置以及柔索驱动机器人形式多样、应用广泛。在柔索传动的应用过程中，柔索驱动装置的设计尤为重要。

在使用柔索传动时，常见设计为将柔索缠绕在卷筒上，但经常会出现乱绳、咬绳以及压绳等现象。当柔索杂乱无章地排列在卷筒上时，不仅不能充分利用卷筒的缠绕空间，柔索之间反复的挤压和摩擦还会造成柔索断丝，缩短使用寿命，严重影响测量精度与控制效果。如何采用非滚筒结构防止柔索混叠是本发明拟解决的问题之一。柔索驱动单元【专利号CN201110172607.4】能够完成空间多自由度的柔索驱动，但是柔索只能混乱缠绕在牵引轮上。一种带排绳器的液压绞盘【专利号CN201410475709.9】通过传动链和双向螺旋杆实现钢丝绳在液压绞盘上规则排布，但排绳器和绳索缠绕筒单独设计，结构复杂。绞车排绳器【专利号CN201210273488.6】通过锥形排绳辊筒的外圆锥面来使得绳紧密排绕在绞车辊筒上。一种自动排绳的电动绞盘【专利号CN201610695542.4】通过电机带动电机轴转动进而实现卷筒在电机轴上水平移动，牵引筒进一步引导钢丝绳的输出以及收拢，但牵引筒由齿轮机构驱动，丝杠与电机轴串联布置，整体结构复杂、体积庞大。

在柔索传动的应用过程中，通常需要监测柔索张力或者对柔索内部张力进行伺服控制。目前，实时检测柔索张力的方法通常是将传感器置于柔索中间，传感器跟随柔索一起运动，测量柔索实际张力，但是这样由于传感器自身惯性以及电路噪声的存在增大了测量误差，在力精度要求较高的场合会影响力控制效果。如何动态检测柔索张力，减少测量误差，实现高精度测力，这也是本发明拟解决的另一个技术问题。一种压脉器【专利号CN2608018Y】通过拉力传感器检测压脉带上的压力并控制电机开关，传感器所受拉力大小与柔索张力的大小是非线性的，对张力测量的精度和实时性要求相对较低，无法进行张力控制。一种具有测力功能的柔索牵引装置【专利号CN201210081434.X】可实现空间多自由度的柔索驱动，并且可实时检测柔索张力，但是柔索混乱缠绕在牵引轮上，柔索容易损坏，柔索在牵引轮上的堆叠以及轴向窜动也会影响柔索张力的测量精度。具有零位调节的绳索张力检测机构【专利号CN201010155278.8】可检测柔索动、静态张力，但限制了柔索传动方向和工作空间；可重构式柔索驱动并联机器人及其驱动装置【专利号CN200910088558.9】，其驱动模块可以使柔索工作稳定不脱落，并能保证柔索有序排列，在断电的情况下不会造成柔索松弛和相互缠绕的情况，该装置无法检测柔索张力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有防缠绕及高精度测力功能的柔索驱动装置，以解决所述背景技术中提出的问题。

为实现所述目的，本发明提供如下技术方案：