CN109176474A - 一种绳杆混合驱动超冗余机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种绳杆混合驱动超冗余机器人，包括基座、若干安装于所述基座上的电机、若干杆系支链、若干绳索支链、若干动平台；所述若干动平台由所述杆系支链依次串联于一体结构，并连接在所述基座上；所述若干动平台依次由所述绳索支链与所述基座上的电机的收线轮盘连接。采用本发明相比于传统的刚性支链超冗余机器人，具有更大的工作空间、更高的灵活性、更小的质量、制造成本低且易于安装等特点，由于消除了绳索与平台之间的滑动摩擦，所述绳杆混合驱动超冗余机器人可用于高速/重载场合下大范围的姿态调节、位置跟踪以及运动模拟等。

Description

一种绳杆混合驱动超冗余机器人
技术领域
本发明涉及工业机器人、机械制造技术等领域，尤其涉及一种绳杆混合驱动超冗余机器人。
背景技术
绳杆混合驱动超冗余机器人融合了绳索驱动与杆支撑并联机构的优点，具有结构简单、重量轻、惯性小、工作空间体积比大、高刚度、高精度与响应快等特点，在虚拟现实的力反馈装置和触觉装置、医疗康复、体育训练、航空航天等方面都具有良好的应用前景。
采用刚性连杆的并联机构不可避免的增大了运动部件的惯性，从而导致操作速度的降低及能耗的增大，大惯量、小工作空间的缺点使得刚性连杆并联机构在一些领域无法满足其性能要求。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种绳杆混合驱动超冗余机器人。可用于高速/重载场合下大范围的姿态调节、位置跟踪以及运动模拟等。
为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种绳杆混合驱动超冗余机器人，，包括基座、若干安装于所述基座上的电机、若干杆系支链、若干绳索支链、若干动平台；
所述若干动平台由所述杆系支链依次串联于一体结构，并连接在所述基座上；
所述若干动平台依次由所述绳索支链与所述基座上的电机的收线轮盘连接。
进一步地，还包括绳索保持装置，所述绳索保持装置包括设置于所述若干动平台之间的绳索保持架以及对称设置于所述绳索保持架和所述动平台正反面上的滑轮换向装置，所述绳索支链穿过所述滑轮换向装置。
更进一步地，所述滑轮换向装置包括滑轮安装架、滑轮、旋转座，所述滑轮通过所述滑轮安装架安装于所述旋转座上，所述旋转座中心具有穿设所述绳索支链的通孔。
更进一步地，所述杆系支链包括具有伸缩功能的主动支链。
更进一步地，所述杆系支链还包括所述主动支链顶部设置的虎克铰。
更进一步地，所述主动支链为电机、液压、气动之一驱动。
更进一步地，所述若干绳索支链在空间呈对称分布。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明相比于传统的刚性支链超冗余机器人，具有更大的工作空间、更高的灵活性、更小的质量、制造成本低且易于安装等特点，由于消除了绳索与平台之间的滑动摩擦，所述绳杆混合驱动超冗余机器人可用于高速/重载场合下大范围的姿态调节、位置跟踪以及运动模拟等。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的又一整体结构示意图；
图3是绳索保持装置的结构示意图；
图4是滑轮换向装置的结构示意图；
图5是本发明的省略中间动平台的简化结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。
参照图1、图2所示的结构示意图。
本发明实施例的一种绳杆混合驱动超冗余机器人，包括基座1、若干安装于所述基座上的电机2、若干杆系支链3、若干绳索支链4、若干动平台5、绳索保持装置6。
若干动平台5由若干杆系支链3分别连接形成串联于一体的结构，且首端固定设置在基座1上，若干杆系支链3形成本发明的一条脊柱。
若干动平台5与基座1上的电机2的收线轮盘21之间连接有绳索支链4，使得每个动平台5均可直接通过电机2进行控制旋转角度。
优选的是，每个动平台5均通过三个绳索支链4连接至电机2的收线轮盘21，实现多角度控制旋转。
绳索支链4的末端通过点状铰链与动平台5连接。
优选的是，在空间呈对称分布，从而减小本发明的整体尺寸。
每个动平台所连接的绳索支链4均穿设前一动平台。
如图3所示，绳索保持装置6包括设置于若干动平台5之间的绳索保持架61以及对称设置于绳索保持架61和动平台5正反面上的滑轮换向装置62。
如图4所示，滑轮换向装置62包括滑轮安装架63、滑轮64、旋转座65，滑轮64通过滑轮安装架63安装于旋转座65上，滑轮换向装置62具有两个自由度，旋转座65中心具有穿设绳索支链4的通孔66，该通孔使得绳索支链4能够垂直且无滑动摩擦的经过，绳索保持装置6使得绳索支链4经过绳索保持架61后向内收拢，使得绳索支链4在绳索保持架61偏转一定角度后始终对滑轮处于压紧的状态。
当绳索支链4沿不同方向摆动时，绳索支链4紧压着滑轮64，并带动滑轮安装架63转动，其转动中心为绳索支链4的传出方向，即不管绳索支链4如何摆动，绳索支链4均垂直且无滑动摩擦的经过绳索保持架61。
杆系支链3包括具有伸缩功能的主动支链31以及设置于主动支链31顶部的虎克铰32。
主动支链为电机、液压、气动之一驱动使其具有主动伸缩功能，也可设置为固定长度以减小机器人整体重量。主动支链可选择的是为气缸、电缸、油缸等。
如图5所示的本发明简化的基本结构示意图，主动支链31为一刚性支撑杆，一端垂直安装于基座上，另一端通过虎克铰32对动平台5进行支撑和约束，外围3根绳索支链4一端通过点状铰链41与动平台5连接，另一端经过滑轮换向装置62与收线轮盘21连接。
本发明实施将电机安装在基座上，降低了运动支链的转动惯量，以及克服了绳索支链在空间传递时引入的滑动摩擦，使得绳索支链具有更高的使用寿命和更快的运行速度。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，包括基座、若干安装于所述基座上的电机、若干杆系支链、若干绳索支链、若干动平台；
所述若干动平台由所述若干杆系支链依次串联于一体结构，并连接在所述基座上；
所述若干动平台依次由所述绳索支链与所述基座上的电机的收线轮盘连接。
2.根据权利要求1所述的绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，还包括绳索保持装置，所述绳索保持装置包括设置于所述若干动平台之间的绳索保持架以及对称设置于所述绳索保持架和所述动平台正反面上的滑轮换向装置，所述绳索支链穿过所述滑轮换向装置。
3.根据权利要求2所述的绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，所述滑轮换向装置包括滑轮安装架、滑轮、旋转座，所述滑轮通过所述滑轮安装架安装于所述旋转座上，所述旋转座中心具有穿设所述绳索支链的通孔。
4.根据权利要求1所述的绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，所述杆系支链包括具有伸缩功能的主动支链。
5.根据权利要求4所述的绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，所述杆系支链还包括所述主动支链顶部设置的虎克铰。
6.根据权利要求5所述的绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，所述主动支链为电机、液压、气动之一驱动。
7.根据权利要求1所述的绳杆混合驱动超冗余机器人，其特征在于，所述若干绳索支链在空间呈对称分布。
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