[发明专利]二自由度正交腱传动关节模块

说明书

本发明公开了二自由度正交腱传动关节模块，包括：十字轴、俯仰控制轮、俯仰摆块、侧摆控制轮、俯仰传动腱、侧摆传动腱、第一支撑臂、第二支撑臂；采用模块化设计，空间紧凑，可灵活应用于机器人关节，尤其是灵巧手的腕部；并且俯仰自由度和侧摆自由度的轴线正交，使空间位置解算更容易，便于控制。

技术领域

本发明属于机器人的机构领域，具体涉及二自由度正交腱传动关节模块。

背景技术

机器人系统(尤其是灵巧手)往往存在很多关节，若将各关节模块化，便于标准化加工、调试、维护，还可以较好地根据需求组装集成。此外，以往的灵巧手腕部关节俯仰自由度和侧摆自由度轴线往往不正交，导致这两个自由度相互耦合，空间位置解算和控制相对复杂。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出二自由度正交腱传动关节模块，所述二自由度正交腱传动关节模块采用模块化设计，尺寸紧凑，其俯仰自由度和侧摆自由度轴线正交，使这两个自由度相互解耦，空间位置解算和控制相对简化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

二自由度正交腱传动关节模块，包括：包括：十字轴、俯仰控制轮、俯仰摆块、侧摆控制轮、俯仰传动腱、侧摆传动腱、第一支撑臂、第二支撑臂；

所述十字轴的两个横向轴端与所述俯仰摆块的相应端铰接，所述第一支撑臂和所述第二支撑臂分别铰接在所述十字轴的纵向轴两端处；

所述俯仰传动腱部分缠绕于所述俯仰控制轮，所述俯仰传动腱上至少一点固联于所述俯仰控制轮和/或所述俯仰摆块；

所述侧摆传动腱部分缠绕于所述侧摆控制轮，所述侧摆传动腱上至少一点固联于所述侧摆控制轮和/或所述十字轴；

所述俯仰控制轮固联于所述俯仰摆块；

所述侧摆控制轮固联于所述十字轴；

当动力施加于所述俯仰传动腱，通过所述俯仰控制轮带动所述俯仰摆块进行俯仰运动(即沿俯仰自由度转动)；

当动力施加于所述侧摆传动腱，通过所述侧摆控制轮带动所述十字轴、所述俯仰摆块和所述俯仰控制轮整体进行侧摆运动(即沿侧摆自由度转动)。

在一种实施例中，所述俯仰摆块包括左侧臂、右侧臂及两端部分别与所述左侧臂、右侧臂相连的基准板，所述基准板的中部位于所述十字轴的一侧设有供所述俯仰控制轮置入的安装接口，所述左侧臂和所述右侧臂铰接于所述十字轴的两个横向轴端。

在一种实施例中，所述俯仰控制轮为中空构造，所述十字轴穿设于所述俯仰控制轮的中空部，所述十字轴与所述第一支撑臂和所述第二支撑臂的铰接部位在俯仰控制轮中空部，该构造节省了整体空间尺寸，同时可以保证所述俯仰控制轮的直径较大，从而使动力臂较大。

在一种实施例中，所述俯仰控制轮具有若干导线槽，所述俯仰传动腱与所述导线槽一一对应设置，各所述俯仰传动腱部分缠绕在相应所述导线槽，并分别与所述俯仰控制轮或所述俯仰摆块各有至少1个腱固定点。好处在于，俯仰运动的线性传动区间可以超过正负90°。

在一种实施例中，所述侧摆控制轮分为左摆控制轮和右摆控制轮，所述左摆控制轮和所述右摆控制轮均为扇状，可以独立加工、安装调试也方便，并且相对于整个周圆节省了空间，所述侧摆传动腱分为两条，分别缠绕并固联于所述左摆控制轮和所述右摆控制轮。好处是进一步节省空间，加工组装调试容易。

在一种实施例中，所述左摆控制轮和所述右摆控制轮围绕着所述十字轴的十字交叉点呈中心对称分布。

在一种实施例中，所述十字轴固联有腱鞘支架，所述腱鞘支架用于引导俯仰传动腱的腱鞘，所述腱鞘支架能够随所述十字轴进行侧摆运动。