CN108908297A - 一种基于绳驱动的拟人臂 - Google Patents

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曹毅
王见
翟明浩
周辉
王兆东
冯剑玮
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/0006—Exoskeletons, i.e. resembling a human figure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
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    • 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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Abstract

本发明提供了一种基于绳驱动的拟人臂，其能模拟三个自由度的转动，给残疾人士带来便利，代替他们缺失的部位。其技术方案是这样的：一种基于绳驱动的拟人臂，其包括底板、分布于底板周向的四个牵引装置、安装于底板底部的穿戴装置、用于安装机械手的上腕关节杆以及与底板连接的下腕关节杆，上腕关节杆通过虎克铰与下腕关节杆连接，上腕关节杆中部连接有运动平台，四个牵引装置分别通过牵引绳与运动平台四角连接，上腕关节杆的顶部安装有驱动机械手转动的转动电机。

Description

一种基于绳驱动的拟人臂
技术领域
本发明涉及机器人手臂技术领域，具体为一种基于绳驱动的拟人臂。
背景技术
现如今有很多手臂截肢的残疾人，他们的手臂通常被截肢的部位是肘关节以下，也因此生活上会有诸多不便。为了帮助手臂缺失的残疾人，市场上有许多种类的机械手，能够模拟人体手部的动作，帮助残疾人抓握东西，但是缺少能够模拟人体腕部三个自由度转动的机械手臂。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种基于绳驱动的拟人臂，其能模拟三个自由度的转动，给残疾人士带来便利，代替他们缺失的部位。
其技术方案是这样的：一种基于绳驱动的拟人臂，其特征在于：其包括底板、分布于所述底板周向的四个牵引装置、安装于所述底板底部的穿戴装置、用于安装机械手的上腕关节杆以及与所述底板连接的下腕关节杆，所述上腕关节杆通过虎克铰与所述下腕关节杆连接，所述上腕关节杆中部连接有运动平台，四个所述牵引装置分别通过牵引绳与所述运动平台四角连接，所述上腕关节杆的顶部安装有驱动所述机械手转动的转动电机。
其进一步特征在于：
所述牵引装置包括牵引电机，所述牵引电机与主动带轮连接，所述主动带轮通过同步带与从动带轮连接，所述从动带轮与滚筒连接，所述牵引绳缠绕于所述滚筒上；
所述底板上还安装有换向轮，所述下腕关节杆中间还安装有连接板，所述连接板上安装有滑轮，所述牵引绳通过所述换向轮、所述滑轮与所述运动平台连接；
所述运动平台的四角上分别安装有螺栓预紧机构，所述牵引绳分别与所述螺栓预紧机构连接。
采用了这样的结构后，通过牵引绳的拉扯使上腕关节杆通过虎克铰进行转动，模拟手腕的前后、左右摆动，通过转动电机带动机械手的转动，从而对腕关节三个自由度进行模拟。
附图说明
图1为本发明结构图；
图2为牵引装置结构图。
具体实施方式
如图1、图2所示的一种基于绳驱动的拟人臂，其包括底板3、分布于底板3周向的四个牵引装置1、安装于底板3底部的穿戴装置4、用于安装机械手5的上腕关节杆6以及与底板3连接的下腕关节杆7，上腕关节杆6通过虎克铰8与下腕关节杆7连接，上腕关节杆6中部连接有运动平台9，四个牵引装置1分别通过牵引绳2与运动平台9四角连接，上腕关节杆6的顶部安装有驱动机械手5转动的转动电机14。
使用时，通过牵引绳2的拉扯使上腕关节杆6通过虎克铰8进行转动，模拟手腕的前后、左右摆动，通过转动电机带动机械手5的转动，从而对腕关节三个自由度进行模拟。由于虎克铰8为一种常规结构，在此不再进行赘述，而转动电机14固定在上腕关节杆6顶部，机械手5再与转动电机14连接，通过转动电机14带动机械手5三百六十度转动，从而增加便利性例如可以在拧螺钉时手部不需要回转；而穿戴装置4可以是绑带，通过绑带将拟人臂绑在手臂上，也可以是套筒，套装在手臂上；而机械手5可以采用市场上常见的机械手5安装至上腕关节杆6上即可。
牵引装置1包括牵引电机1-1，牵引电机1-1采用伺服电机，牵引电机1-1与主动带轮1-2连接，主动带轮1-2通过同步带与从动带轮1-3连接，从动带轮1-3与滚筒1-4连接，牵引绳2缠绕于滚筒1-4上。
底板3上还安装有换向轮10，下腕关节杆7中间还通过轴承安装有连接板11，连接板11上安装有滑轮12，牵引绳2通过换向轮10、滑轮12与运动平台9连接，滑轮12起到了一个连接固定的作用，保证滑轮12和其下面的牵引绳2位置不变。
根据张紧力在绳索传动时的要求，要有一种类似于驱动张紧轮的张紧装置，必须在绳索传动机构的拉紧要求的基础上使用。一方面，它需要稳定预紧力，另一方面，它应该能够根据负载调整绳子的拉力。为此，运动平台9的四角上分别安装有螺栓预紧机构13，牵引绳2分别与螺栓预紧机构13连接，螺栓预紧机构13具体包括螺栓、固定块，螺栓通过螺纹安装于固定块中，螺栓中间开有通孔，绳穿过螺栓中间通孔后末端打结并使结大小大于通孔的大小，通过旋出螺栓来对张紧力进行调节。
以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种基于绳驱动的拟人臂，其特征在于：其包括底板、分布于所述底板周向的四个牵引装置、安装于所述底板底部的穿戴装置、用于安装机械手的上腕关节杆以及与所述底板连接的下腕关节杆，所述上腕关节杆通过虎克铰与所述下腕关节杆连接，所述上腕关节杆中部连接有运动平台，四个所述牵引装置分别通过牵引绳与所述运动平台四角连接，所述上腕关节杆的顶部安装有驱动所述机械手转动的转动电机。
2.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的拟人臂，其特征在于：所述牵引装置包括牵引电机，所述牵引电机与主动带轮连接，所述主动带轮通过同步带与从动带轮连接，所述从动带轮与滚筒连接，所述牵引绳缠绕于所述滚筒上。
3.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的拟人臂，其特征在于：所述底板上还安装有换向轮，所述下腕关节杆中间还安装有连接板，所述连接板上安装有滑轮，所述牵引绳通过所述换向轮、所述滑轮与所述运动平台连接。
4.根据权利要求1所述的一种基于绳驱动的拟人臂，其特征在于：所述运动平台的四角上分别安装有螺栓预紧机构，所述牵引绳分别与所述螺栓预紧机构连接。
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