[发明专利]一种用于超冗余机械臂的关节模块

权利要求书

1.一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于包括第一臂杆、关节、第二臂杆、N根驱动绳索，N大于等于3；

关节包括左半关节、中心环、右半关节、穿线盘，右半关节垂直于穿线盘，并与穿线盘固定连接构成中间连接盘，中心环与左半关节绕第一轴线旋转连接，与中间连接盘的穿线盘绕第二轴线旋转连接，第一轴线与第二轴线正交；左半关节与第二臂杆固定连接，中间连接盘通过右半关节与第一臂杆固定连接；

N根驱动绳索相互平行，依次穿过第二臂杆、中间连接盘的穿线盘、第一臂杆，并固定到第一臂杆远离中间连接盘的一端，通过N根驱动绳索的线性伸缩配合，第一臂杆相对于第二臂杆实现相互正交的两个旋转自由度的运动。

2.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述驱动绳索为三根驱动绳索，三根驱动绳索呈120度圆周分布。

3.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于右半关节、穿线盘一体加工而成。

4.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于右半关节、穿线盘为可拆卸组装结构。

5.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述第一臂杆和第二臂杆为中空加外表镂空结构。

6.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述驱动绳索为钢丝绳。

7.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述第一臂杆和第二臂杆的材料为钛合金。

8.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述右半关节、穿线盘的材料为高锰钢。

9.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述驱动绳索的长度l的计算公式为:

其中，r为穿过驱动绳索的绳孔的圆心到臂杆轴线的距离；α为该关节处的偏航角；θ为该关节处的俯仰角；为驱动绳索穿过的孔在臂杆上的位置角度；d_q为该关节中心环中心到第一臂杆的最近距离；d_p为中心环中心到第二臂杆的最近距离。

10.根据权利要求1所述的一种用于超冗余机械臂的关节模块，其特征在于所述中心环中心到第二臂杆的最近距离d_p满足如下条件：

d_p＞D_arm/2

其中，D_arm为第二臂杆直径。