CN107225567A - 柔性臂的驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性臂的驱动装置，柔性臂的驱动装置包括：支撑座，支撑座包括前支撑板和后支撑板；整臂布绳锁紧机构，整臂布绳锁紧机构包括：连接筒；多个驱动绳索；多个拉绳机构，每个拉绳机构包括：导轨；滑块；转动块，转动块上设有绳索槽；弹簧；多个丝杆推力机构。根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置具有装配时间短、可靠性高等优点。

Description

柔性臂的驱动装置

技术领域

本发明涉及智能机械臂技术领域，具体而言，涉及一种柔性臂的驱动装置。

背景技术

相关技术中的柔性臂驱动装置无论是采用三绳索驱动还是四绳索驱动，在装换时都是需要将整臂中的绳索一根一根的在驱动中沿绳路牵引并固定好，消耗大量的装配时间。此外，为了便于安装绳索，相关技术中的驱动装置中绳索相对于中心的偏移直径大大超过了绳索在整臂中相对于中心的偏移直径，使得整臂中的绳索在进入驱动装置时要进行扩线，此外相关技术中的驱动中绳索还进行绕弯布置，大大增加了摩擦力和增大了绳索变化量误差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种柔性臂的驱动装置，该柔性臂的驱动装置具有装配时间短、可靠性高等优点。

为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种柔性臂的驱动装置，所述柔性臂的驱动装置包括：支撑座，所述支撑座包括前支撑板和后支撑板，所述前支撑板和所述后支撑板均为环形；整臂布绳锁紧机构，所述整臂布绳锁紧机构包括：连接筒，所述连接筒的两端分别与所述前支撑板和所述后支撑板相连；多个驱动绳索，多个所述驱动绳索沿所述连接筒的周向间隔设置且与所述柔性臂的柔性整臂相连；多个拉绳机构，多个所述拉绳机构沿所述前支撑板和所述后支撑板的周向间隔设置，每个所述拉绳机构包括：导轨，所述导轨连接在所述前支撑板和所述后支撑板之间；滑块，所述滑块可滑动地设在所述导轨上；转动块，所述转动块在装卸位置和工作位置之间可转动地设在所述滑块上，转动块上设有绳索槽，所述转动块在所述工作位置时与所述拉绳机构在径向上相对的所述驱动绳索配合在所述绳索槽内且随所述转动块一同移动，所述转动块在所述装卸位置时所述驱动绳索脱离所述绳索槽，所述转动块在所述滑块贴合所述前支撑板时移动至所述装卸位置；弹簧，所述弹簧连接在所述滑块和所述转动块之间且常驱动所述转动块向所述工作位置移动；多个丝杆推力机构，多个所述丝杆推力机构设在所述支撑座上且与所述滑块传动连接。

根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置，具有装配时间短、可靠性高等优点。

另外，根据本发明上述实施例的柔性臂的驱动装置还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述连接筒穿过所述前支撑板且与所述柔性臂的柔性整臂相连。这样便于所述柔性臂的驱动装置对所述柔性臂的柔性整臂进行驱动。

可选地，所述滑块的一端可滑动地设在所述滑轨上且另一端设有安装槽，所述安装槽上设有安装孔，所述转动块上设有通孔，所述转动块通过配合在所述安装孔和所述通孔内的销轴可转动地安装在所述滑块上。这样便于所述转动块的顺畅转动。

进一步地，所述安装槽内设有限位平面，所述转动块在所述工作位置时止抵在所述限位平面上。这样可以利用所述限位平面对所述转动块在所述工作位置时进行限位。

根据本发明的又一个实施例，所述驱动绳索包括：弹性件，所述弹性件的一端与所述连接筒的后端相连；绳索，所述绳索的一端与所述柔性臂的柔性整臂相连；刚性套，所述刚性套分别与所述弹性件和所述绳索相连。这样可以利用所述驱动绳索对所述柔性臂的柔性整臂的运动进行控制。

进一步地，所述绳索的直径小于所述绳索槽的最大宽度，所述刚性套的外径大于所述绳索槽的最大宽度。这样便于所述绳索置于所述绳索槽内。

可选地，所述丝杆推力机构包括：驱动电机，所述驱动电机设在所述后支撑板上；丝杆，所述丝杆的两端分别可转动地设在所述前支撑板和所述后支撑板上且与所述驱动电机传动连接；螺母组件，所述螺母组件套设在所述丝杆上且与所述丝杆螺纹配合，所述螺母组件与所述滑块相连，所述螺母组件随所述丝杆的转动在所述丝杆的轴向上移动。这样所述丝杆将所述驱动电机的旋转运动转化为所述螺母组件的直线运动。

根据本发明的再一个实施例，所述柔性臂的驱动装置还包括联轴器，所述驱动电机和所述丝杆通过所述联轴器相连。这样便于提高所述驱动电机和所述丝杆的连接可靠性。

可选地，所述连接筒包括：前端过绳锁紧段，所述前端过绳锁紧段上设有前定位环，所述前定位环上设有多个绳索过孔，多个所述驱动绳索分别穿过多个所述绳索过孔，所述前端过绳锁紧段与所述前支撑板相连，所述前定位环上设有适于插接定位销的周向定位孔；中间布绳段，所述中间布绳段的前端与所述前端过绳锁紧段相连；后端轴段，所述后端轴段分别与所述中间布绳段和所述后支撑板相连，所述后端轴段上设有后定位环，所述后定位环上设有多个绳索固定孔，多个所述驱动绳索分别固定在多个所述绳索固定孔内。这样便于提高所述驱动装置的装配效率。

进一步地，所述中间布绳段的长度大于所述滑块的预定行程。这样可以使所述弹性件在预定行程内处于拉伸状态。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置的结构示意图。

图2是根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置的结构示意图，其中转动块在所述装卸位置。

图3是根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置的结构示意图，其中转动块在所述工作位置。

图4是根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置的支撑座和丝杆推力机构的结构示意图。

图5是根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置的拉绳机构的结构示意图。

图6是根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置的整臂布绳锁紧机构的结构示意图。附图标记：柔性臂的驱动装置1、支撑座100、前支撑板110、后支撑板120、整臂布绳锁紧机构200、连接筒210、前端过绳锁紧段211、前定位环212、绳索过孔213、周向定位孔214、中间布绳段215、后端轴段216、后定位环217、绳索固定孔218、驱动绳索220、弹性件221、绳索222、刚性套223、拉绳机构300、导轨310、滑块320、安装槽321、限位平面322、转动块330、绳索槽331、弹簧340、销轴350、丝杆推力机构400、驱动电机410、丝杆420、螺母组件430、联轴器500。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1。

如图1-图6所示，根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1包括支撑座100、整臂布绳锁紧机构200、拉绳机构300和丝杆推力机构400。

支撑座100包括前支撑板110和后支撑板120(前后方向如图1-图4中的箭头B所示)，前支撑板110和后支撑板120均为环形。整臂布绳锁紧机构200包括连接筒210和多个驱动绳索220，连接筒210的两端分别与前支撑板110和后支撑板120相连。多个驱动绳索220沿连接筒210的周向间隔设置且与所述柔性臂的柔性整臂相连。多个拉绳机构300沿前支撑板110和后支撑板120的周向间隔设置，每个拉绳机构300包括导轨310、滑块320、转动块330和弹簧340，导轨310连接在前支撑板110和后支撑板120之间。滑块320可滑动地设在导轨310上。转动块330在所述装卸位置和所述工作位置之间可转动地设在滑块320上，转动块330上设有绳索槽331，转动块330在所述工作位置时与拉绳机构300在径向上相对的驱动绳索220配合在绳索槽331内且随转动块330一同移动，转动块330在所述装卸位置时驱动绳索220脱离绳索槽331，转动块330在滑块320贴合前支撑板110时移动至所述装卸位置。弹簧340连接在滑块320和转动块330之间且常驱动转动块330向所述工作位置移动。多个丝杆推力机构400设在支撑座100上且与滑块320传动连接。

下面参考附图描述根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1的工作过程。

当驱动装置1处于装卸状态时，在丝杆推力机构400的驱动下，拉绳机构300中的转动块330开始向前支撑座110靠近接触，在接触力的挤压下，弹簧340被压缩，转动块330转动，直至滑块320与前支撑座110接触，丝杆推力机构400停止工作，此时转动块330转动到最高位置，与驱动绳索220完全脱离，在整臂布绳锁紧机构200装配与取出时，互不干涉。

当驱动装置1处于工作状态时，在整臂与驱动装置1快速装配完后，丝杆推力机构400启动，滑块320脱离前支撑座110，拉绳机构300中的转动块330在弹簧340的作用下转动，直到各驱动绳索220在对应转动块330的绳索槽331。当滑块组件320移动至转动块330端面顶住驱动绳索220时，此时可操作丝杆推力机构400配合启动对整臂进行控制。多个拉绳机构300和多个丝杆推力机构400可根据实际需要沿圆周方向装配。

根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1，通过设置在滑块320上设置转动块330，可以构成转动副，使滑块320移动至贴合前支撑板110时，转动块330能够在前支撑板110的挤压下克服弹簧340弹力转动至所述装卸位置，在滑块320离开前支撑板110时，转动块330能够在弹簧340弹力的作用下转动至所述工作位置，使驱动绳索220能够配合在绳索槽331内并随转动块330一同移动。由此可以创新性的快速实现机器人的整臂与柔性臂的驱动装置1的装配和分离，大大节省了装换时间，同时也保持整臂中绳索与驱动装置1中驱动绳索220方向的一致性，避免绳索在驱动过程中绕弯而增大摩擦力。

而且，本发明创新性的通过支撑座100、整臂布绳锁紧机构200、拉绳机构300和丝杆推力机构400的巧妙配合，实现整臂与驱动装置1的快速装卸，实现了整臂与驱动装置1模块化安装，大大降低了装配难度，节省了大量的装配时间，更加方便于维修。

此外，柔性臂的驱动装置1避免了绳路在整臂与驱动装置1连接时、在驱动装置1中转换紧绳时，方向偏离轴心距离改变带来的摩擦损耗增加，大大节省了驱动功。驱动装置1解决了相关技术中驱动装置中绳索的扩线和绕弯问题，大大降低了拉绳力大小，使驱动效率更高。

因此，根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1具有装配时间短、可靠性高等优点。

下面参考附图描述根据本发明具体实施例的柔性臂的驱动装置1。

在本发明的一些具体实施例中，如图1-图6所示，根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1包括支撑座100、整臂布绳锁紧机构200、拉绳机构300和丝杆推力机构400。

可选地，连接筒210穿过前支撑板110且与所述柔性臂的柔性整臂相连。这样便于柔性臂的驱动装置1对所述柔性臂的柔性整臂进行驱动。

具体地，如图5所示，滑块320的一端可滑动地设在滑轨320上且另一端设有安装槽321，安装槽321上设有所述安装孔，转动块330上设有所述通孔，转动块330通过配合在所述安装孔和所述通孔内的销轴350可转动地安装在滑块320上。这样便于转动块330的顺畅转动。

更为具体地，如图5所示，安装槽321内设有限位平面322，转动块330在所述工作位置时止抵在限位平面322上。这样可以利用限位平面322对转动块330在所述工作位置时进行限位。

可选地，如图6所示，驱动绳索220包括弹性件221、绳索222和刚性套223，弹性件221的一端与连接筒210的后端相连。绳索222的一端与所述柔性臂的柔性整臂相连。刚性套223分别与弹性件221和绳索222相连。这样可以利用驱动绳索220对所述柔性臂的柔性整臂的运动进行控制。

进一步地，绳索222的直径小于绳索槽331的最大宽度，刚性套223的外径大于绳索槽331的最大宽度。这样不仅便于绳索222置于绳索槽331内，而且使拉绳机构300对绳索222具有拉绳作用力点。

具体地，如图4所示，丝杆推力机构400包括驱动电机410、丝杆420和螺母组件430，驱动电机410设在后支撑板120上。丝杆420的两端分别可转动地设在前支撑板110和后支撑板120上且与驱动电机410传动连接。螺母组件430套设在丝杆420上且与丝杆420螺纹配合，螺母组件430与滑块320相连，螺母组件430随丝杆420的转动在丝杆420的轴向上移动。这样丝杆420将驱动电机410的旋转运动转化为螺母组件430的直线运动。

可选地，如图4所示，柔性臂的驱动装置1还包括联轴器500，驱动电机410和丝杆420通过联轴器500相连。这样便于提高驱动电机410和丝杆420的连接可靠性。

具体地，如图6所示，连接筒210包括前端过绳锁紧段211、中间布绳段215和后端轴段216，前端过绳锁紧段211上设有前定位环212，前定位环212上设有多个绳索过孔213，多个驱动绳索220分别穿过多个绳索过孔213，前端过绳锁紧段211与前支撑板110相连，前定位环212上设有适于插接定位销的周向定位孔214。中间布绳段215的前端与前端过绳锁紧段211相连。后端轴段216分别与中间布绳段215和后支撑板120相连，后端轴段216上设有后定位环217，后定位环217上设有多个绳索固定孔218，多个驱动绳索220分别固定在多个绳索固定孔218内。这样便于提高驱动装置1的装配效率。

更为具体地，中间布绳段215的长度大于滑块320的预定行程。具体而言，滑块320的预定行程指设计时滑块320所需的移动距离。这样可以使弹性件221在预定行程内处于拉伸状态。

具体而言，弹性件221可以是橡皮筋或者弹簧等弹性材料，保证在滑块320的预定行程范围内处于拉伸状态且各弹性材料直径大小要适中，相邻弹性件221互不干涉。弹性件221末端和绳索222末端在中间布绳段215上通过刚性套223连接，且弹性件221和绳索222装配时保证在整臂未与驱动装置1装配前弹性件221进行预紧后刚性套223在行程中间附近。

下面参考附图描述根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1的工作过程。

当驱动装置1处于装卸状态时，在驱动电机410的驱动下，拉绳机构300中的转动块330开始向前支撑座110靠近接触，在接触力的挤压下，弹簧340被压缩，转动块330绕销轴350转动，直至滑块320与前支撑座110接触，驱动电机410停止工作，此时转动块330转动到最高位置，与绳索222、刚性套223和弹性件221完全脱离，在整臂布绳锁紧机构200装配与取出时，互不干涉。

当驱动装置1处于工作状态时，在整臂与驱动装置1快速装配完后，驱动电机410启动，滑块320脱离前支撑座110，拉绳机构300中的转动块330在弹簧340的作用下，绕销轴350转动，直到转到限位平面322，此时各绳索222在对应转动块330的绳索槽331。当滑块组件320移动至转动块330端面顶住刚性套223时，此时可操作各驱动电机410配合启动对整臂进行控制。多个拉绳机构300和多个丝杆推力机构400可根据实际需要沿圆周方向装配，一个拉绳机构300和一个丝杆推力机构400对应控制一根绳索222。

根据本发明实施例的柔性臂的驱动装置1的其他构成以及操作对于本领域普通技术人员而言都是已知的，这里不再详细描述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种柔性臂的驱动装置，其特征在于，包括：

支撑座，所述支撑座包括前支撑板和后支撑板，所述前支撑板和所述后支撑板均为环形；

整臂布绳锁紧机构，所述整臂布绳锁紧机构包括：

连接筒，所述连接筒的两端分别与所述前支撑板和所述后支撑板相连；

多个驱动绳索，多个所述驱动绳索沿所述连接筒的周向间隔设置且与所述柔性臂的柔性整臂相连；

多个拉绳机构，多个所述拉绳机构沿所述前支撑板和所述后支撑板的周向间隔设置，每个所述拉绳机构包括：

导轨，所述导轨连接在所述前支撑板和所述后支撑板之间；

滑块，所述滑块可滑动地设在所述导轨上；

转动块，所述转动块在装卸位置和工作位置之间可转动地设在所述滑块上，转动块上设有绳索槽，所述转动块在所述工作位置时与所述拉绳机构在径向上相对的所述驱动绳索配合在所述绳索槽内且随所述转动块一同移动，所述转动块在所述装卸位置时所述驱动绳索脱离所述绳索槽，所述转动块在所述滑块贴合所述前支撑板时移动至所述装卸位置；

弹簧，所述弹簧连接在所述滑块和所述转动块之间且常驱动所述转动块向所述工作位置移动；

多个丝杆推力机构，多个所述丝杆推力机构设在所述支撑座上且与所述滑块传动连接。

2.根据权利要求1所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述连接筒穿过所述前支撑板且与所述柔性臂的柔性整臂相连。

3.根据权利要求1所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述滑块的一端可滑动地设在所述滑轨上且另一端设有安装槽，所述安装槽上设有安装孔，所述转动块上设有通孔，所述转动块通过配合在所述安装孔和所述通孔内的销轴可转动地安装在所述滑块上。

4.根据权利要求3所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述安装槽内设有限位平面，所述转动块在所述工作位置时止抵在所述限位平面上。

5.根据权利要求1所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述驱动绳索包括：

弹性件，所述弹性件的一端与所述连接筒的后端相连；

绳索，所述绳索的一端与所述柔性臂的柔性整臂相连；

刚性套，所述刚性套分别与所述弹性件和所述绳索相连。

6.根据权利要求5所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述绳索的直径小于所述绳索槽的最大宽度，所述刚性套的外径大于所述绳索槽的最大宽度。

7.根据权利要求1所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述丝杆推力机构包括：

驱动电机，所述驱动电机设在所述后支撑板上；

丝杆，所述丝杆的两端分别可转动地设在所述前支撑板和所述后支撑板上且与所述驱动电机传动连接；

螺母组件，所述螺母组件套设在所述丝杆上且与所述丝杆螺纹配合，所述螺母组件与所述滑块相连，所述螺母组件随所述丝杆的转动在所述丝杆的轴向上移动。

8.根据权利要求1所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，还包括联轴器，所述驱动电机和所述丝杆通过所述联轴器相连。

9.根据权利要求1所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述连接筒包括：

前端过绳锁紧段，所述前端过绳锁紧段上设有前定位环，所述前定位环上设有多个绳索过孔，多个所述驱动绳索分别穿过多个所述绳索过孔，所述前端过绳锁紧段与所述前支撑板相连，所述前定位环上设有适于插接定位销的周向定位孔；

中间布绳段，所述中间布绳段的前端与所述前端过绳锁紧段相连；

后端轴段，所述后端轴段分别与所述中间布绳段和所述后支撑板相连，所述后端轴段上设有后定位环，所述后定位环上设有多个绳索固定孔，多个所述驱动绳索分别固定在多个所述绳索固定孔内。

10.根据权利要求9所述的柔性臂的驱动装置，其特征在于，所述中间布绳段的长度大于所述滑块的预定行程。