CN108582059A - 一类杆和绳索联合驱动的操作手机构 - Google Patents

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CN108582059A CN201810385482.5A CN201810385482A CN108582059A CN 108582059 A CN108582059 A CN 108582059A CN 201810385482 A CN201810385482 A CN 201810385482A CN 108582059 A CN108582059 A CN 108582059A
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朱伟
李寒冰
马致远
王传伟
顾开荣
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/10—Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
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  • Manipulator (AREA)

Abstract

本发明涉及一类杆和绳索联合驱动的操作手机构，属于机构学应用的技术领域，包括台架、滑轮组、卷轴电机、一根定长杆、两根伸缩杆、两条定长绳索和一条驱动绳索，台架和各杆件之间均通过转动副连接，驱动绳索通过滑轮组与卷轴电机相连，通过控制伸缩杆和驱动绳索的长度，保证柔性绳索始终处于张紧状态，从而使机构可以改变姿态。本发明的效益是：该柔顺操作手部分构件采用绳索替代，相比传统刚性操作手，不仅可以满足平面三自由度运动，而且还具有质量低、惯性力小、柔顺性好、容错性好、可折叠等优点。

Description

一类杆和绳索联合驱动的操作手机构
技术领域
本发明涉及一类杆和绳索联合驱动的操作手机构，具体地讲，是采用刚性构件和柔性绳索联合组成的轻量化操作手，属于工业机器人机构应用技术范畴。
背景技术
随着航空航天、精密制造及自动化装备等现代工业的发展，各种精密操作工艺或工序对工业机器人的要求越来越高，通常要求操作机器人运动精度高、柔顺性好、结构轻量化、可折叠，在有限的物理空间内实现各种精密操作。传统的工业机器人均为刚性结构，尽管可满足精密操作的各种要求，但也存在质量大、惯性力大、柔顺性差，在特定运动空间内工作时，大惯性力可能会影响其操作精度。另外，刚性机械手不可折叠，对安装空间和安装精度要求较高，进一步限制了其应用范围。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明提供一种采用刚性构件和柔性绳索联合驱动的操作手机构，该机构具有如下特点：(1)机构具有平面内两平移一转动运动输出；(2)机构由刚性构件和柔性绳索联合组成，质量低、惯性力小、柔顺性好、可折叠；(3)机构工作时，所有刚性杆受压，柔性绳索均受拉，并保持张紧状态；(4)机构结构简单、安装方便。
本发明的技术方案是：包括台架、卷轴电机、定长杆、两条伸缩杆和三条柔性绳索组成，其特征在于：所述两条伸缩杆为第一伸缩杆和第二伸缩杆，均由活塞和液压缸组成，二者通过第一转动副和定长杆相连，所述定长杆的另一端通过第二转动副与台架连接；所述三条柔性绳索包含第一定长绳索、第二定长绳索以及驱动绳索，所述驱动绳索通过固定于台架上的滑轮组和卷轴电机连接。
所述三条柔性绳索始终保持张紧状态，通过控制驱动绳索、第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度，可使整个装置达到特定的位姿。
本发明的有益效果是：
(1)机构可实现两平移一转动三自由度平面运动输出，通过控制驱动绳索和两根伸缩杆的长度，可改变机构的工作姿态。
(2)机构采用刚性杆和柔性绳索联合设计，机构中三条柔性绳索始终保持张紧状态，机构具有质量低、惯性力小、柔顺性好、可折叠等优点。
(3)机构结构简单巧妙，安装方便。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1为本发明实施例一结构示意图。
图2为本发明实施例二结构示意图。
图3为本发明实施例三结构示意图。
图中：1.台架；2.卷轴电机；3.第一定长绳索；1R.第一转动副；4.第一伸缩杆；5.第二定长绳索；6.第二伸缩杆；7.定长杆；8.驱动绳索；9.滑轮组；2R.第二转动副；H1.活塞杆；G2.液压缸体。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例一
如图1所示的机器人机构，包括台架、卷轴电机、定长杆、两条伸缩杆和三条柔性绳索组成，其特征在于：所述两条伸缩杆为第一伸缩杆和第二伸缩杆，均由活塞和液压缸组成，二者通过第一转动副和定长杆相连，所述定长杆的另一端通过第二转动副与台架连接；所述三条柔性绳索包含第一定长绳索、第二定长绳索以及驱动绳索，所述驱动绳索通过固定于台架上的滑轮组和卷轴电机连接。
所述三条柔性绳索始终保持张紧状态，通过控制驱动绳索、第一伸缩杆和第二伸缩杆的长度，可使整个装置达到特定的位姿。驱动绳索上带有力控制单元，当柔性绳索松弛时，通过力控制单元控制卷轴电机缩短使得柔性绳索恢复张力。
实施例二
本实施例的机器人机构如图2所示，与实施例一类似，包括1.台架，2.卷轴电机，3.定长绳索，1R.第一转动副，4.第一伸缩杆，5.第一定长杆，6.第二伸缩杆，7.第二定长杆，8.驱动绳索，9.滑轮组，2R.第二转动副，3R.第三转动副，4R.第四转动副，H1.活塞杆，G2.液压缸体。
本实施例与实施例一不同的是：将定长绳索换成第一定长杆5，通过第三转动副3R、第四转动副4R与第一伸缩杆4、第二伸缩杆6相连。该实施方案适用于在第一定长杆5上安装末端执行器，更改后的装置适用于平面机械手的操作。
实施例三
本实施例的一种操作手机构如图3所示，与实施例一、二类似，包括1.台架，2.卷轴电机，3.第一定长绳索，1R.第一转动副，4.定长杆，5.第二定长绳索，6.第一伸缩杆，7.第二伸缩杆，8.驱动绳索，9.滑轮组，2R.第二转动副，H1.活塞杆，G2.液压缸体。
本实施例与实施例一不同的是：将原第一伸缩杆件与原定长杆互换，并不改变机构的运动性质。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一类杆和绳索联合驱动的操作手机构，包括台架(1)、卷轴电机(2)、定长杆(7)、两条伸缩杆和三条柔性绳索组成，其特征在于：所述两条伸缩杆为第一伸缩杆(4)和第二伸缩杆(6)，均由活塞(H1)和液压缸体(G2)组成，二者通过第一转动副(1R)和定长杆(7)相连，所述定长杆(7)的另一端通过第二转动副(2R)与台架(1)连接；
所述三条柔性绳索包含第一定长绳索(3)、第二定长绳索(5)以及驱动绳索(8)，所述驱动绳索(8)通过固定于台架(1)上的滑轮组(9)和卷轴电机(2)连接。
2.如权利要求1所述的一类杆和绳索联合驱动的操作手机构，其特征在于：所述三条柔性绳索始终保持张紧状态，通过联合控制驱动绳索(8)、第一伸缩杆(4)和第二伸缩杆(6)的长度，可使整个装置达到指定的位置和姿态。
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