[发明专利]一种等曲率联动机械臂

权利要求书

1.一种等曲率联动机械臂，其特征在于，包括机械臂主体和均匀分布于该机械臂主体外围的多根驱动绳，通过多根驱动绳带动机械臂主体运动；所述机械臂主体包括若干依次交替设置的第一关节和第二关节，各相邻的第一关节和第二关节之间分别通过相应的一个转动连接件连接；设所述等曲率联动机械臂处于初始状态下，各关节均共Z轴设置；

所述第一关节为管状结构，第一关节的管壁内部开设有至少2个圆周均布且沿第一关节轴向延伸的螺旋形槽道，各槽道内分别设有用于传递相邻两关节之间相同负载及运动的介质，第一关节的两端均分别设有第一法兰盘，用于连接相应的转动连接件并穿过驱动绳；

所述第二关节为管状结构，第二关节内沿其轴向设置有至少2个彼此独立的联动轴；第二关节的两端均分别设有第二法兰盘，用于连接相应的转动连接件并穿过驱动绳；

所述转动连接件，包括球销副和锥齿轮组；所述球销副的两端分别与第一关节第二关节的法兰盘固接，且位于某一关节两端的球销副关于该关节中心对称设置，通过球销副避免第一关节和第二关节之间发生绕Z轴的相对转动并为所述锥齿轮组提供安装基础；所述锥齿轮组通过多个关节轴承导杆与第一关节内相应的一个槽道接连，同时所述锥齿轮组与第二关节内的各联动轴固接，且位于某一关节两端的锥齿轮组关于该关节中心反对称设置，与某一槽道两端连接的两个关节轴承导杆沿同一方向设置，所述锥齿轮组通过不同的联动轴使相邻的第一关节和第二关节之间相互独立地绕不同的方向发生同向同角度的转动；

所述球销副，包括相固接的球体和第一支架，位于球体外球面的卡环，以及通过多个导杆与球体和卡环连接的第二支架；球体的外球面上沿Z轴设有多个供相应导杆的尾部滑动的滑槽，第一支架和第二支架分别与第一关节和第二关节端部的法兰盘固接，且第一支架和第二支架上均分别设有用于穿过驱动绳的通孔，各导杆上分别套设一个相应的关节轴承导杆；

所述锥齿轮组，包括与联动轴数量相同的锥齿轮对；各锥齿轮对均分别包括两个相互垂直且彼此啮合的大锥齿轮和小锥齿轮，各锥齿轮均为不完整的锥齿轮，各小锥齿轮的转动方向与第一关节和第二关节之间可发生的转动方向相对应；各大锥齿轮分别与相应的一个联动轴端部固接；各小锥齿轮分别设有拨叉，在各小锥齿轮的拨叉上沿相应小锥齿轮的转动方向分别开设有解耦槽，各解耦槽供相应的一个关节轴承导杆穿过并可在解耦槽内滑动。

2.根据权利要求1所述的等曲率联动机械臂，其特征在于，所述转动连接件，所述第一关节内的介质采用固体或者流体。

3.根据权利要求1所述的等曲率联动机械臂，其特征在于，所述转动连接件，所述第一关节内的介质采用钢珠或者施加有预应力的弹簧。

4.根据权利要求1所述的等曲率联动机械臂，其特征在于，所述第一关节内的槽道、连接于相邻两关节间的导杆和关节轴承导杆的数量均为4个；所述第二关节内的联动轴和连接于相邻两关节间的锥齿轮对的数量均为2个；相邻的第一关节和第二关节之间相互独立地绕X、Y轴方向发生同向同角度的转动，所述X、Y轴方向为垂直于Z轴的两个彼此垂直的方向。

5.根据权利要求1所述的等曲率联动机械臂，其特征在于，所述第一关节内的槽道，第二关节内的联动轴，以及连接于相邻两关节间的导杆、关节轴承导杆和锥齿轮对的数量均为3个；相邻的第一关节和第二关节之间相互独立地绕垂直于Z轴的3个方向发生同向同角度的转动，所述垂直于Z轴的3个方向为在垂直于Z轴的平面内沿圆周均布的3个方向。

6.根据权利要求1所述的等曲率联动机械臂，其特征在于，所述第二关节内的各联动轴由内至外依次设置形成套设关系。

7.根据权利要求1~6任意一项所述的等曲率联动机械臂，其特征在于，当所述等曲率联动机械臂处于初始状态下，各驱动绳均为平行于Z轴的直线。