CN108908317A - 一种绳索驱动的柔性关节及柔性机械臂 - Google Patents

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尤开灵
刘天亮
梁斌
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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，公开了一种绳索驱动的柔性关节以及绳索驱动的柔性机械臂。本发明的绳索驱动的柔性关节包括万向节、第一转动连接件、第一编码器，所述第一转动连接件转动设置于所述万向节上，所述第一编码器包括第一转子和第一定子，所述第一转子与所述第一转动连接件固定连接，所述第一定子与所述万向节固定连接。本发明的绳索驱动的柔性机械臂包括若上所述的绳索驱动的柔性关节，相邻两个所述绳索驱动的柔性关节之间设置有转动件，所述转动件两端分别与两个所述绳索驱动的柔性关节的第一转动连接件或第二转动连接件固定连接。本发明的绳索驱动的柔性关节以及绳索驱动的柔性机械臂可以精确的检测关节之间的转动角度。

Description

一种绳索驱动的柔性关节及柔性机械臂
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是涉及一种绳索驱动柔性臂关节，以及应用该柔性关节的柔性机械臂。
背景技术
现有的绳索驱动柔性机器人的关节组一般分为三种，第一种采用弹簧等弹性元件作为可转动部分的弹性关节，第二种采用十字万向节作为可转动部分的万向节关节，这种可能会增加弹簧等弹性元件，第三种采用球绞作为可转动部分的球绞关节。但是，现有的绳索驱动柔性机器人的关节组都不具备测量角度的功能，这对于关节组的精确控制是一个急需解决的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种绳索驱动柔性关节组。
本发明还提供一种绳索驱动的柔性机械臂，可以精确检测机械臂各关节之间的转动角度。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种绳索驱动的柔性关节，包括：万向节、第一转动连接件、第一编码器，所述第一转动连接件转动设置于所述万向节上，所述第一编码器包括第一转子和第一定子，所述第一转子与所述第一转动连接件固定连接，以随所述第一转动连接件的转动而共同转动，所述第一定子与所述万向节固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进，还包括第二转动连接件、第二编码器，所述万向节上设有相互垂直的第一转动中心、第二转动中心，所述第一转动连接件绕所述第一转动中心转动设置于所述万向节上，所述第二转动连接件绕所述第二转子中心转动设置于所述万向节上，所述第二编码器包括第二转子与第二定子，所述第二转动与所述第二转动连接件固定连接，所述第二定子与所述万向节固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一转动连接件与所述万向节通过贯穿所述第一转动连接件与所述万向节的第一转动轴转动连接，所述第一转动轴一端设有与所述第一转动连接件固定连接的第一连接板，所述第一转动轴另一端嵌入所述第一转子中。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一转动轴朝向所述第一转子一端设有第一键，所述第一转子上设有用于容置所述第一键的第一卡槽。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第一定子上伸出有第一固定件，所述第一固定件与所述万向节固定连接。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二转动连接件与所述万向节通过贯穿所述第二转动连接件与所述万向节的第二转动轴转动连接，所述第二转动轴一端设有与所述第二转动连接件固定连接的第二连接板，所述第二转动轴另一端嵌入所述第二转子中。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二转动轴朝向所述第二转子一端设有第二键，所述第二转子上设有用于容置所述第二键的第二卡槽。
作为上述技术方案的进一步改进，所述第二定子上伸出有第二固定件，所述第二固定件与所述万向节固定连接。
本发明还提供一种绳索驱动的柔性机械臂，包括若干如上所述的绳索驱动的柔性关节，相邻两个所述绳索驱动的柔性关节之间设置有转动件，所述转动件两端分别与两个所述绳索驱动的柔性关节的第一转动连接件或第二转动连接件固定连接。
本发明的有益效果是：
本发明的绳索驱动的柔性关节，通过万向节与第一转动连接件的转动连接来实现两者之间的转动，在万向节与第一转动连接件之间还设置第一编码器，第一编码器包括第一转子和第一定子，第一转子与第一转动连接件固定连接，其随第一转动连接件共同转动，第一定子与万向节固定连接，如此，第一转动连接件相对于万向节转动时，两者的转动变化信息可以反应到第一编码器上，具体反应为第一编码器的第一转子与第一定子之间的相对转动关系，从而第一编码器可以精确的检测到第一转动连接件相对万向节的转动角度。
本发明的绳索驱动的柔性机械臂，可以精确的检测各个关节之间的转动角度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明一个实施例的绳索驱动的关节的结构示意图；
图2是图1中第一编码器连接处的截面示意图；
图3是本发明一个实施例的绳索驱动的机械臂的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、前、后等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
参照图1，示出了本发明一个实施例的绳索驱动的柔性关节，包括万向节1、第一转动连接件2、第一编码器3、第二转动连接件4、第二编码器5。
万向节1设有相互垂直的第一转动中心A、第二转动中心B，第一转动连接件2、第二转动连接件4分别以第一转动中心A、第二转动中心B转动设置在万向节1上，当然，在不同的实施例中，也可以使第一转动连接件2、第二转动连接件4分别以第二转动中心B、第一转动中心A转动设置在万向节1上。
第一转动连接件2转动设置在万向节1上，第一编码器3包括第一转子30、第一定子31，第一转子30与第一转动连接件2固定连接，第一定子31与万向节1固定连接，当第一转动连接件2相对万向节1转动时，第一转子30随第一转动连接件2共同转动，第一定子31与万向节1保持静止，第一转动连接件2的转动角度可以精确的反应为第一转子30与第一定子31之间相对转动。
具体的，如图2，第一连接件2、万向节1上设有连通且轴线在第一转动中心A上的通孔，第一连接件2、万向节1通过穿过该通孔的第一转动轴6连接，第一转动轴6的一端设置有第一连接板60，第一连接板60贴合于第一连接件2表面，并与第一连接件2固定连接，第一转动轴6另一端嵌入第一转子30中，并带动第一转子30转动。优选的，第一转动轴6朝向第一转子30一端设有第一键61，第一转子30上开设有容置第一键61的卡槽300，第一键61与第一卡槽300采用键连接方式配合，从而保证第一转子30与第一转动轴6之间共同转动。
第一定子31上伸出有第一固定件310，第一固定件310与万向节1固定连接，从而保证第一定子31与万向节1之间的紧固，本实施例中，第一固定件310与万向节1优选为通过螺栓固定。
如图1与图2，第二转动连接件4转动设置在万向节1上，第一编码器5包括第二转子50、第二定子51，第二转子50与第二转动连接件4固定连接，第二定子51与万向节1固定连接，当第二转动连接件4相对万向节1转动时，第二转子50随第二转动连接件4共同转动，第二定子51与万向节1保持静止，第二转动连接件4的转动角度可以精确的反应为第二转子50与第二定子51之间相对转动。
具体的，第二连接件4、万向节1上设有连通且轴线在第二转动中心B上的通孔，第二连接件4、万向节1通过穿过该通孔的第二转动轴7连接，第二转动轴7的一端设置有第二连接板70，第二连接板70贴合于第二连接件4表面，并与第二连接件7固定连接，第二转动轴7另一端嵌入第二转子50中，并带动第二转子50转动。优选的，第二转动轴7朝向第二转子50一端设有第二键71，第二转子50上开设有容置第二键71的卡槽500，第二键71与第二卡槽500采用键连接方式配合，从而保证第二转子50与第二转动轴7之间共同转动。
第二定子51上伸出有第二固定件510，第二固定件510与万向节1固定连接，从而保证第二定子51与万向节1之间的紧固，本实施例中，第二固定件510与万向节1优选为通过螺栓固定。
如图3，本发明还提供了一种绳索驱动的柔性机械臂，包括若干如上所述的绳索驱动的柔性关节，在相邻两个绳索驱动的柔性关节之间设有转动件8，转动件8的两端分别与相邻的两个绳索驱动的柔性关节的第一转动连接件2或第二转动连接件4固定连接，如此，相邻的转动件8之间可以通过万向节1与第一转动连接件2、第二转动连接件4转动，进而通过第一编码器3、第二编码器5检测相邻的转动件8之间的转动角度。
本发明的绳索驱动的柔性机械臂还包括设于转动件8两端的连接盘80，连接盘80上开设有供绳索81穿过的过孔82，若干绳索驱动的柔性关节以及若干转动件8通过绳索81穿过过孔82，进而对机械臂的运动进行驱动。
本发明的绳索驱动的柔性关节以及绳索驱动的柔性机械臂具有如下优势：
1、通过第一编码器3、第二编码器5精确检测各个关节之间的转动角度。
2、转动件8与第一转动连接件2、第二转动连接件4可以采用模块化设计，万向节1、第一转动轴6、第二转动轴7、第一编码器3、第二编码器5均采用模块化设计，方便机械臂的生产、组装。
以上是对本发明的较佳实施进行的具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种绳索驱动的柔性关节，其特征在于，包括：万向节、第一转动连接件、第一编码器，所述第一转动连接件转动设置于所述万向节上，所述第一编码器包括第一转子和第一定子，所述第一转子与所述第一转动连接件固定连接，以随所述第一转动连接件的转动而共同转动，所述第一定子与所述万向节固定连接。
2.根据权利要求1所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，还包括第二转动连接件、第二编码器，所述万向节上设有相互垂直的第一转动中心、第二转动中心，所述第一转动连接件绕所述第一转动中心转动设置于所述万向节上，所述第二转动连接件绕所述第二转动中心转动设置于所述万向节上，所述第二编码器包括第二转子与第二定子，所述第二转子与所述第二转动连接件固定连接，所述第二定子与所述万向节固定连接。
3.根据权利要求2所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，所述第一转动连接件与所述万向节通过贯穿所述第一转动连接件与所述万向节的第一转动轴转动连接，所述第一转动轴一端设有与所述第一转动连接件固定连接的第一连接板，所述第一转动轴另一端嵌入所述第一转子中。
4.根据权利要求3所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，所述第一转动轴朝向所述第一转子一端设有第一键，所述第一转子上设有用于容置所述第一键的第一卡槽。
5.根据权利要求4所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，所述第一定子上伸出有第一固定件，所述第一固定件与所述万向节固定连接。
6.根据权利要求2所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，所述第二转动连接件与所述万向节通过贯穿所述第二转动连接件与所述万向节的第二转动轴转动连接，所述第二转动轴一端设有与所述第二转动连接件固定连接的第二连接板，所述第二转动轴另一端嵌入所述第二转子中。
7.根据权利要求6所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，所述第二转动轴朝向所述第二转子一端设有第二键，所述第二转子上设有用于容置所述第二键的第二卡槽。
8.根据权利要求7所述的绳索驱动的柔性关节，其特征在于，所述第二定子上伸出有第二固定件，所述第二固定件与所述万向节固定连接。
9.一种绳索驱动的柔性机械臂，其特征在于，包括若干如权利要求1-8中任一项所述的绳索驱动的柔性关节，相邻两个所述绳索驱动的柔性关节之间设置有转动件，所述转动件两端分别与两个所述绳索驱动的柔性关节的第一转动连接件或第二转动连接件固定连接。
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