[发明专利]一种绳驱动机械臂关节的解耦机构及其解耦方法

摘要

本发明公开了一种绳驱动机械臂关节的解耦机构及解耦方法，在该解耦机构中，主动轮和解耦绳索驱动轮与关节连杆固连，机械臂前臂上的滑槽限制滑梁作上下移动，利用后端关节驱动绳索的过渡轮的直径是解耦绳索驱动轮直径的两倍，实现当前关节转动时滑梁的位移是后端关节驱动绳索末端位移的1/2。这样，因当前关节转动而引起的后端关节驱动绳索末端位移就和滑梁的上下移动引起的后端关节驱动绳索末端位移相互抵消。经过解耦机构后的驱动绳索与关节连杆之间无相对位移，从而实现前后关节之间的运动解耦。本发明的解耦机构可以工作在0°至300°范围内，工作范围大、结构简单、紧凑，增加过渡轮及相应的导向滑轮个数，能够解耦更多的后端关节。

主权项

1.一种绳驱动机械臂关节的解耦机构，其特征在于，所述的机械臂结构包括：前臂（18）、后臂（19）、并排布置且与后臂（19）固定连接的两定位杆一（1）、与前臂（18）固定连接的两两一组、并排布置的定位杆二（2）和定位杆三（3）以及单独的定位杆四（4）；所述解耦机构包括：导向滑轮组五、过渡轮一（81）、解耦组件、导向滑轮组三和后端关节驱动绳索（11）；所述导向滑轮组五由导向滑轮五套在定位杆一（1）上组成，每一定位杆一（1）上套一个导向滑轮五，所述导向滑轮五包括第一导向滑轮五（161）和第二导向滑轮五（162）；所述解耦组件自上而下依次包括：解耦部件一、导向滑轮组四、解耦部件二和导向滑轮组一；所述解耦部件一由主动轮（7）、解耦绳索驱动轮一（61）和解耦绳索驱动轮二（62）依次固定连接在关节连杆（5）上组成；过渡轮一（81）套在关节连杆（5）上，且处于解耦绳索驱动轮一（61）和解耦绳索驱动轮二（62）之间；所述导向滑轮组四由导向滑轮四套在定位杆二（2）上组成，每一定位杆二（2）上套三个导向滑轮四，所述导向滑轮四包括：第一导向滑轮四（151）、第二导向滑轮四（152）、第三导向滑轮四（153）、第四导向滑轮四（154）、第五导向滑轮四（155）和第六导向滑轮四（156）；所述解耦部件二由并排布置的位移补偿装置一和位移补偿装置二组成，所述位移补偿装置一由固定块一（101）、第一导向滑轮二（131）和固定块三（103）依次连接在滑梁一（91）上组成，所述位移补偿装置二由固定块二（102）、第二导向滑轮二（132）和固定块四（104）依次连接在滑梁二（92）上组成；前臂（18）上加工有两滑槽（20）用于限制对应的滑梁作上下移动；所述导向滑轮组一由第一导向滑轮一（121）和第二导向滑轮一（122）依次套在定位杆四（4）上组成；所述解耦组件还包括解耦绳索，所述解耦绳索包括解耦绳索一（16）和解耦绳索二（17）；解耦绳索一（16）的上段绕过解耦绳索驱动轮一（61）、第一导向滑轮四（151）和第二导向滑轮四（152）固定在固定块一（101）和固定块二（102）的上表面，解耦绳索二（17）的上段绕过解耦绳索驱动轮二（62）、第五导向滑轮四（155）和第六导向滑轮四（156）固定在固定块三（103）和固定块四（104）的上表面，解耦绳索一（16）的下段绕过第一导向滑轮一（121）固定在固定块一（101）和固定块二（102）的下表面，解耦绳索二（17）的下段绕过第二导向滑轮一（122）固定在固定块三（103）和固定块四（104）的下表面；所述导向滑轮组三由导向滑轮三套在定位杆三（3）上组成，每一定位杆三（3）上套一个导向滑轮三，所述导向滑轮三包括第一导向滑轮三（141）和第二导向滑轮三（142）；两定位杆三（3）位于所述解耦组件外侧、滑梁一（91）和滑梁二（92）上方，两侧各一；后端关节驱动绳索（11）包括后端关节驱动绳索左段（111）和后端关节驱动绳索右段（112）；后端关节驱动绳索左段（111）的下端与后端关节驱动器（202）相连，之后向上顺时针绕过第一导向滑轮三（141）换向180°，再向下逆时针绕过滑梁一（91）上的第一导向滑轮二（131）换向180°，然后向上通过第三导向滑轮四（153）、过渡轮一（81）以及第一导向滑轮五（161）后与后端关节的驱动轮相连；后端关节驱动绳索右段（112）的下端与后端关节驱动器（202）相连，之后先向上逆时针绕过第二导向滑轮三（142）换向180°，向下再顺时针绕过滑梁二（92）上的第二导向滑轮二（132）换向180°，然后向上通过第四导向滑轮四（154）、过渡轮一（81）以及第二导向滑轮五（162）后与后端关节的驱动轮相连；当前关节驱动绳索（15）连接主动轮（7）和当前关节驱动器（201）。