[发明专利]针对绳索运动耦合的被动解耦机构及其解耦方法

摘要

本发明公开了一种针对绳索运动耦合的被动解耦机构及其解耦方法，尤其涉及多关节的绳驱动串联机械臂系统。该机构包括固定轮、随动轮、主动轮、导向滑轮、解耦绳索。主动轮与关节连杆连接，固定轮与关节基座连接，利用解耦绳索的正反向缠绕驱动随动轮，实现随动轮运动速度是关节连杆旋转速度的1/2。后端关节的驱动绳索按随动轮上的导线槽正反向缠绕，这样，由关节连杆转动引起的驱动绳索位移变化和由随动轮转动导致的位移变化相互抵消。经过解耦机构后的驱动绳索与关节连杆无相对位移，实现绳索的运动解耦。该解耦机构可以工作在0~300℃范围内，工作范围大，结构简单、紧凑、可靠。该绳索运动解耦机构与绳驱动关节配套安装，可以实现模块化，应用范围广。

主权项

一种针对绳索运动耦合的被动解耦机构，其特征在于:从前向后依次包括关节基座(5)、固定轮(1)、随动轮(2)、主动轮(3)、当前关节连杆(4)；其中固定轮(1)包括固定轮轮盘和固定轮轮轴，固定轮轮盘和固定轮轮轴相互固连并与关节基座(5)固定连接不能转动；随动轮(2)和主动轮(3)均通过轴承安装于固定轮轮轴上可转动，但轴向移动均被限制；主动轮(3)与当前关节连杆(4)固定连接；该机构还包括一根左解耦绳索(25)、一根右解耦绳索(26)、一根后端关节左驱动绳索(71)、一根后端关节右驱动绳索(72)；上述随动轮(2)包括随动轮主体(22)，随动轮主体(22)的前侧安装前侧导线盘(21)，后侧安装后侧导线盘(23)，前侧导线盘(21)和后侧导线盘(23)结构相同，均加工有两同心圆环导线槽，两同心圆环导线槽分别为解耦绳索导线环槽和驱动绳索导线环槽；解耦绳索导线环槽和驱动绳索导线环槽的半径分别为r1,r2；随动轮主体(22)上方还安装左定滑轮模块(24‑1)和右定滑轮模块(24‑2)；左定滑轮模块(24‑1)和右定滑轮模块(24‑2)均由同轴安装的一个解耦绳索定滑轮和一个驱动绳索定滑轮组成；上述固定轮(1)下方和主动轮(3)下方均设置有四个与轮轴轴线平行的通孔，且通孔进行圆角处理或安装滑轮分别用于上述左解耦绳索(25)、右解耦绳索(26)、后端关节左驱动绳索(71)、后端关节右驱动绳索(72)的导向；上述左解耦绳索(25)的前端与固定轮(1)固定，之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按顺时针方向沿着前侧导线盘(21)的解耦绳索导线环槽自下而上到达左定滑轮模块(24‑1)，再经过左定滑轮模块(24‑1)换向180度，再按逆时针方向沿着后侧导线盘(23)的解耦绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，绳索的末端与主动轮(3)固定；上述右解耦绳索(26)的前端与固定轮(1)固定，之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按逆时针方向沿着前侧导线盘(21)的解耦绳索导线环槽自下而上到达右定滑轮模块(24‑2)，再经过右定滑轮模块(24‑2)换向180度，再按顺时针方向沿着后侧导线盘(23)的解耦绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，绳索的末端与主动轮(3)固定；上述后端关节左驱动绳索(71)的前端用于与后端关节的驱动单元(81)相连；之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按顺时针方向沿着前侧导线盘(21)的驱动绳索导线环槽自下而上到达左定滑轮模块(24‑1)，再经过左定滑轮模块(24‑1)换向180度，再按逆时针方向沿着后侧导线盘(23)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，左驱动绳索(71)的末端与后端关节的旋转连杆(9)相连；上述后端关节右驱动绳索(72)的前端用于与后端关节的驱动单元(81)相连；之后先穿过固定轮(1)上的对应通孔，再按逆时针方向沿着前侧导线盘(21)的驱动绳索导线环槽自下而上到达右定滑轮模块(24‑2)，再经过右定滑轮模块(24‑2)换向180度，再按顺时针方向沿着后侧导线盘(23)的驱动绳索导线环槽自上而下，再穿过主动轮(3)上的对应通孔后，右驱动绳索(72)的末端与后端关节的旋转连杆(9)相连；上述结构中所述顺时针方向和逆时针方向均指从前向后观察。