[实用新型]一种能实现空间定点输出的柔索驱动装置

说明书

本发明涉及一种能实现空间定点输出的柔索驱动装置，包括基座、永磁直流力矩电机、光电编码器、柔索牵引轮、过轮、球导轮、球盖、调整垫片、柔索。柔索缠绕在牵引轮上，从牵引轮下部输出经过过轮向上传输，进一步经过球导轮实现多方位的灵活输出，球导轮的两个半球体中间夹装有瓷眼和U型导向轮，可随球体运动，U型导向轮可绕自身轴线转动，柔索穿过球导轮后从瓷眼输出，可实现多方位的灵活传动，输出的柔索与U型导向轮相切且延长线始终经过球心，球心位置为运动学分析时的理论定点。柔索牵引轮表面上设计有螺旋凹槽，凹槽直径与柔索直径相同，可以使柔索整齐缠绕在牵引轮上，避免压绳、缠绳现象发生。本发明所涉及的柔索驱动装置能够实现空间定点、多方位的灵活输出，柔索排布整齐，结构灵活多变，便于模块化设计。

技术领域

本发明涉及一种带有球导轮的柔索、线缆驱动装置，特别涉及一种能实现空间定点输出的柔索驱动装置，适用于并联柔索机器人的柔索驱动。

背景技术

柔索驱动代替传统刚性驱动方式，广泛应用于航空航天、增材制造、风洞支撑等领域，国内外对于并联柔索机器人进行了广泛深入的研究，FAST大型射电望远镜是并联柔索机构的典型应用，Barnett学者研制出一种适用于大规模打印的柔索驱动3D泡沫打印机样机，法国航天航空研究中心基于风洞试验支撑系统SACSO项目设计研制了分别由7索和9索牵引的并联支撑系统。以上并联柔索机器人都采用了柔索驱动的方式，其中，运动学分析及运动控制是并联柔索机器人研究的重要内容。

为了保证柔索运动控制的准确性，柔索驱动装置中柔索的驱动点和末端牵引点位置需要准确固定。目前，柔索驱动装置通常采用导向轮或滚筒来导引或缠绕柔索，但柔索与导向轮或滚筒的接触点会随时发生变化，这会导致驱动点的不确定性。如何实现柔索驱动装置在空间运动中的定点输出，是本发明拟解决的一个技术问题。一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置(CN109279457A)柔索经过导向轮垂直向上输出，柔索输出方向改变较大会产生较大的摩擦。一种具有防缠绕及高精度测力功能的柔索驱动装置(CN110274723A)采用周转支架使得柔索导向轮可跟随柔索转动，柔索在空间中运动时与导向轮之间的接触点会不断变化，难以实现柔索空间运动过程中的定点输出。一种具有自动排绳及测力功能的柔索驱动装置及方法(CN106986277A)也采用了周转机构使得导向轮可跟随柔索转动，柔索绕导向轮轴线方向的转动过程中柔索的输出点会发生变化。可重构式柔索驱动并联机器人及其驱动装置(CN101602209A)两个关节轴承能做60度球副旋转，柔索卷筒本身宽度使得两个关节轴承间的柔索不在一条直线上，其输出点取决于轴承孔的大小。一种柔索驱动的仿生咀嚼装置(CN209682203U)其柔索卷筒具有横向宽度，输出点会随绳的缠绕而变化。

为了使柔索驱动点为定点，结合现有柔索驱动装置的特点和不足，一种能实现空间定点输出的柔索驱动装置需满足以下两点要求：柔索的驱动点固定，以便为并联柔索机器人的运动学分析提供理论定点；柔索的输出方向可以灵活改变，确保柔索流畅输出，满足并联柔索机器人的使用要求。

发明内容

本发明的目的在于设计一种具有空间定点输出的柔索驱动装置，球心位置即定点，为运动学分析时的理论驱动点，始终固定，球导轮跟随柔索发生相应的转动，保证柔索经过球导轮流畅输出。

本发明提到的一种能实现空间定点输出的柔索驱动装置，包括基座1、永磁直流力矩电机2、光电编码器3、柔索牵引轮4、过轮5、球导轮6、球盖7、调整垫片8、柔索9，永磁直流力矩电机2通过前端法兰安装在基座1上，电机2后端接光电编码器3，电机2输出轴安装柔索牵引轮4，过轮5安装在球导轮6正下方的基座1内，球导轮6在球盖7的约束下装配在基座1上部，球盖7与基座1之间安装有调整垫片8，通过改变调整垫片8的数量或厚度可以调整球导轮6转动的阻尼，柔索9缠绕在牵引轮4上，经过过轮5、球导轮6从瓷眼6_10输出。