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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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/104Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons
    • B25J9/1045Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements with cables, chains or ribbons comprising tensioning means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
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    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/10Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements
    • B25J9/14Programme-controlled manipulators characterised by positioning means for manipulator elements fluid

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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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