CN114029939B - 一种六自由度差分式绳驱机械臂 - Google Patents

Abstract

一种六自由度差分式绳驱机械臂，包含基座关节、肘关节、腕关节、大臂管、小臂管和底座；大臂管和底座通过基座关节连接，小臂管与配置有末端执行杆的腕关节连接；基座关节包含倒置式差分绳驱动机构和大臂管螺旋快装机构，倒置式差分绳驱动机构通过大臂管螺旋快装机构与大臂管相连，以控制大臂管作周向转动和/或偏摆运动；肘关节包含肘关节差分绳驱动机构和小臂管螺旋快装机构，肘关节差分绳驱动机构通过小臂管螺旋快装机构与小臂管相连，以控制小臂管作周向转动和/或偏摆运动；腕关节包含腕关节差分绳驱动机构，以输出周向转动和/或偏摆运动。本发明差分驱动的关节之间无运动耦合，各关节模块化设计，方便运输和快速拆装。

Description

一种六自由度差分式绳驱机械臂

技术领域

本发明涉及一种机械臂，具体涉及一种六自由度差分式绳驱机械臂。

背景技术

目前对于绳驱机械臂来说，已有的绳驱机械臂大多采用将关节电机等驱动部件放置在机械臂基座端，虽然减轻了关节驱动部件带来的重力矩和惯性力矩，但每个关节的运动都需要从基座端通过导向滑轮逐级传递到运动关节输出，长距离的线缆传动很容易损失机械臂刚度，并且绕线过程变得复杂从而不利于快速拆装场合，并且关节运动需要解耦控制。

发明内容

本发明为克服现有技术不足，提供一种六自由度差分式绳驱机械臂，该机械臂的基座关节、肘关节和腕关节的差分式绳驱模块化设计，每个关节具有两个旋转自由度，关节之间无运动耦合，无导向滑轮存在。

一种六自由度差分式绳驱机械臂，包含基座关节、肘关节、腕关节、大臂管、小臂管和底座；大臂管和底座通过基座关节连接，小臂管和大臂管之间布置有肘关节，小臂管与配置有末端执行杆的腕关节连接；

基座关节包含倒置式差分绳驱动机构和大臂管螺旋快装机构，倒置式差分绳驱动机构通过大臂管螺旋快装机构与大臂管相连，以控制大臂管作周向转动和/或偏摆运动；肘关节包含肘关节差分绳驱动机构和小臂管螺旋快装机构，大臂管与肘关节差分绳驱动机构相连，肘关节差分绳驱动机构通过小臂管螺旋快装机构与小臂管相连，以控制小臂管作周向转动和/或偏摆运动；腕关节包含腕关节差分绳驱动机构，小臂管与腕关节差分绳驱动机构相连，以输出周向转动和/或偏摆运动。

本发明相比现有技术的有益效果是：

将差分驱动方式和绳驱动方式相结合，充分利用两者各自的优点来构成机械臂关节模块。采用差分关节模块化设计，差分绳驱动的优点是：传动平稳，零背隙；每个差分绳驱机构同时包含周转和俯仰两个自由度，每个自由度可以由关节的两个电机同时出力驱动，驱动力矩更大；差分关节模块化设计，方便运输和快速拆装；结构更简单，关节之间无运动耦合，控制更容易。

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步地说明：

附图说明

图1为从侧前方看的本发明整体结构图；

图2为从侧前方看的本发明整体结构图；

图3为本发明正视图；

图4为本发明侧视图；

图5为肘关节的结构图；

图6为腕关节的结构图；

图7为基座关节的结构图；

图8为大臂螺旋连接结构的示意图；

图9为小臂螺旋连接结构的示意图；

图10为肘关节差分结构右侧的绕绳方式示意图；

图11为预紧机构的示意图；

图12为小臂管的结构图；

图13为大臂管的结构图。

具体实施方式

如图1-图4所示，一种六自由度差分式绳驱机械臂，包含基座关节A、肘关节B、腕关节C、大臂管41、小臂管42和底座16；大臂管41和底座16通过基座关节A连接，小臂管42和大臂管41之间布置有肘关节B，小臂管42与配置有末端执行杆D的腕关节C连接；基座关节A包含倒置式差分绳驱动机构A1和大臂管螺旋快装机构A2，倒置式差分绳驱动机构A1通过大臂管螺旋快装机构A2与大臂管41相连，以控制大臂管41作周向转动和/或偏摆运动；肘关节B包含肘关节差分绳驱动机构B1和小臂管螺旋快装机构B2，大臂管41与肘关节差分绳驱动机构B1相连，肘关节差分绳驱动机构B1通过小臂管螺旋快装机构B2与小臂管42相连，以控制小臂管42作周向转动和/或偏摆运动；腕关节C包含腕关节差分绳驱动机构C1，小臂管42与腕关节差分绳驱动机构C1相连，以输出周向转动和/或偏摆运动。

本实施方式通过底座16上的锂电池作为动力源，将各个关节自带驱动动力，肘关节B和腕关节C的差分驱动机构均能实现俯仰加周转两个自由度，为了保证基座关节A的第一个自由度为沿竖直轴的周转运动从而实现机械臂自由度的合理配置，将基座关节A设置为倒置的差分驱动机构，从而实现周转加俯仰两个自由度的运动。各个关节为同向等速差分时输出为俯仰偏摆运动，为反向等速差分时输出为周向旋转运动，当不等速差分运动时同时输出周向旋转和俯仰偏摆两个自由度。

一个实施例中，如图2和图5所示，所述肘关节差分绳驱动机构B1包含中心轴B26、上壳B27、下壳B22、输出大绳轮B25、两个电机B21、两个小绳轮B23和两个侧大绳轮B24；

下壳B22固装在大臂管41上，中心轴B26可转动地设置在下壳B22上，中心轴B26与大臂管41垂直设置，两个电机B21相对设置并固定在下壳B22上，每个电机B21的输出端安装有一个小绳轮B23，两个侧大绳轮B24分别可转动地设置在中心轴B26上，小绳轮B23和侧大绳轮B24一一对应布置，上壳B27固定在中心轴B26上，输出大绳轮B25可转动地设置在上壳B27和中心轴B26上，且输出大绳轮B25与侧大绳轮B24的轴线垂直，两个侧大绳轮B24与中心轴B26的轴线重合，小臂管42穿过上壳B27并与输出大绳轮B25固接，小绳轮B23、侧大绳轮B24和输出大绳轮B25上均设置有线槽，小绳轮B23与侧大绳轮B24之间、侧大绳轮B24与输出大绳轮B25之间的线槽上缠绕有钢丝绳，以驱动输出大齿轮B25作周向转动和/或偏摆运动。

通常，侧大绳轮B24以及输出大绳轮B25分别和中心轴B26通过一对轴承支承，输出大绳轮B25和上壳B27通过轴承支承，下壳B22和中心轴B26通过一对轴承支承，上壳B27和中心轴B26通过一对弹簧销固定，中心轴B26两端通过弹簧卡圈定位。

进一步地，如图5所示，侧大绳轮B24沿轴向分为直段和锥段；侧大绳轮B24的直段和小绳轮B23上的线槽为相啮合的螺旋线槽，侧大绳轮B24的锥段和输出大绳轮B25上的线槽为相啮合的阶梯式圆形线槽，所有绳轮上设置有暗道，钢丝绳沿线槽和暗道布线；

该实施例的肘关节差分绳驱动机构B1工作原理是：以一侧的小绳轮B23和侧大绳轮B24为例，电机B21旋转带动小绳轮B23旋转，从而带动缠绕在B小绳轮23上的正反转两根钢丝绳收放，从而拉动侧大绳轮B24正转或反转，此时已获得一定减速比，侧大绳轮B24的转动带动缠绕在其上圆形线槽中的两根钢丝绳收放，从而拉动输出大绳轮B25正转或反转。同理，另一侧的小绳轮B23和侧大绳轮B24以同样的方式驱动输出大绳轮25正转或反转。肘关节B两个侧大绳轮B24的旋转是作为差分驱动的两个输入，当两个侧大绳轮B24同向等速转动时，输出大绳轮B25在四根钢丝绳的拉动下带动上壳B27及小臂管B24绕中心轴B26做俯仰运动；当两个侧大绳轮B24反向等速转动时，输出大绳轮B25在四根钢丝绳的拉动下绕小臂管42中轴线带动小臂管42做周转运动；当两个侧大绳轮B24不等速转动时，输出大绳轮B25同时进行俯仰运动和周转运动，从而实现肘关节B的两个旋转自由度。

另一个实施例中，如图2和图6所示，所述腕关节差分绳驱动机构C1包含中心轴C36、上壳C37、下壳C32、输出大绳轮C35、两个舵机C31、两个小绳轮C33和两个侧大绳轮C34；

下壳C32固装在小臂管42上，中心轴C36可转动地设置在下壳C32上，中心轴C36与小臂管42垂直布置，两个舵机C31并排固定在下壳C32上，每个舵机C31的输出端安装有一个小绳轮C33，两个侧大绳轮C34分别可转动地设置在中心轴C36上，小绳轮C33和侧大绳轮C34一一对应布置，上壳C37固定在中心轴C36上，输出大绳轮C35可转动地设置在上壳C37和中心轴C36上，且输出大绳轮C35与侧大绳轮C34的轴线垂直，两个侧大绳轮C34与中心轴C36的轴线重合，末端执行杆D穿过上壳C37并与输出大绳轮C35固接，小绳轮C33、侧大绳轮C34和输出大绳轮C35上均设置有线槽，小绳轮C33与侧大绳轮C34的线槽之间、侧大绳轮C34与输出大绳轮C35的线槽之间均缠绕有钢丝绳，以驱动输出大绳轮C35作周向转动和/或偏摆运动。

通常，两个侧大绳轮C34以及输出大绳轮C35分别和中心轴C36通过一对轴承支承，输出大绳轮C35和上壳C37通过轴承支承，下壳C32和中心轴C36通过一对轴承支承，上壳C37和中心轴C36通过一对弹簧销固定，中心轴C36两端通过弹簧卡圈定位。

进一步地，如图6所示，侧大绳轮C34沿轴向分为直段和锥段，侧大绳轮C34的直段和小绳轮C33上的线槽为相啮合的螺旋线槽，侧大绳轮C34的锥段和输出大绳轮C35上的线槽为相啮合的阶梯式圆形线槽，所有绳轮上设置有暗道，钢丝绳沿线槽和暗道布线。

腕关节差分绳驱动机构C1上的八根钢丝绳的缠绕方式和肘关节差分绳驱动机构B1相同，从小绳轮C33缠绕到侧大绳轮C34，再从侧大绳轮C34缠绕到输出大绳轮C35，分两段预紧。同样，腕关节C的差分式驱动原理和肘关节B相同，不再赘述。

再一个实施例中，如图2和图7所示，所述倒置式差分绳驱动机构A1包含上壳A12、中心轴A15、两个电机A11、两个小绳轮A13和两个侧大绳轮A14；

中心轴A15为T形轴，中心轴A15的竖直轴可转动地设置在底座16上，上壳A12和两个侧大绳轮A14可转动地设置在中心轴A15的水平轴上，中心轴A15的水平轴与大臂管41垂直布置，两个电机A11相对设置并安装在上壳A21上，每个电机A11的输出端安装有一个小绳轮A13，小绳轮A13和侧大绳轮A14一一对应布置，底座16上加工有线槽，小绳轮A13和侧大绳轮A14上均设置有线槽，小绳轮A13与侧大绳轮A14的线槽之间、侧大绳轮A34与底座16上的线槽之间均缠绕有钢丝绳，以驱动输出大绳轮C35作周向转动和/或偏摆运动。通常，两个侧大绳轮A14分别和中心轴A15通过一对轴承连接，中心轴A15和底座16通过一对轴承连接，上壳A12和中心轴A15通过一对轴承连接，中心轴A15两端通过弹簧卡圈定位。

进一步地，如图7所示，侧大绳轮A14按轴向分为直段和锥段，侧大绳轮A14的直段和小绳轮A13上的线槽为相啮合的螺旋线槽，侧大绳轮A14的锥段和固定底座16上的线槽为相啮合的阶梯式圆形线槽，所有绳轮上设置有暗道，钢丝绳沿线槽和暗道布线。

基座关节A的差分式驱动原理是，以一侧的小绳轮A13和侧大绳轮A14为例，电机A11旋转带动小绳轮A13旋转，从而带动缠绕在小绳轮A13上的正反转两根钢丝绳收放，从而拉动侧大绳轮A14正转或反转，此时已获得一定减速比。同理，以一侧的小绳轮A13和侧大绳轮A14以同样的方式驱动侧大绳轮A14正转或反转。当两个侧大绳轮A14同向等速转动时，由于固定底座16固定不动，因此由电机A11产生的运动是带动包括电机A11、小绳轮A13和上壳A12在内的整体绕中心轴A15水平轴的俯仰运动；当两个侧大绳轮A14反方向等速转动时，由于固定底座16固定不动，因此有电机A11产生的运动是带动包括电机A11、小绳轮A13和上壳A12在内的整体绕中心轴A15竖直轴的周转运动；当两个侧大绳轮A14不等速转动时，包括电机A11、小绳轮A13和上壳A12在内的整体同时进行俯仰运动和周转运动，从而实现基座关节A的两个旋转自由度。

基于上述实施例的肘关节差分驱动机构B1、倒置式差分机构A1和腕关节差分机构C1；

各个关节的差分部件为对称布置，为此以肘关节B为例说明钢丝绳走线布置，整个肘关节B需要缠绕八根钢丝绳，两侧各布置四根，如图10所示为肘关节一侧的绕绳方式，肘关节差分驱动机构B1的两侧基本呈对称关系，一侧布置是指小绳轮B23和侧大绳轮B24一一对应布置构成一侧。下面以肘关节一侧的四根钢丝绳缠绕方式为例说明肘关节B的绳驱原理；

控制小臂管42转动和/或偏摆的肘关节差分驱动机构B1上的钢丝绳走线如下：

一侧的四根钢丝绳走线如下：侧大绳轮B24的直段和小绳轮B23之间螺旋线槽上缠绕钢丝绳一61和钢丝绳二62，侧大绳轮B24锥段和输出大绳轮B25之间的圆形线槽上缠绕钢丝绳三63和钢丝绳四64，钢丝绳一61和钢丝绳二62的一端固定在小绳轮B23的端面，然后各自沿小绳轮B23的螺旋线槽从两端缠绕至中间位置，钢丝绳一61和钢丝绳二62在小绳轮B23轴向中间位置处向侧大绳轮B24的直段上的螺旋线槽上呈8字形缠绕，在侧大绳轮B24的轮周缠绕后分别穿入轮内的两条暗道，钢丝绳一61和钢丝绳二62从各自的暗道穿出并进入到位于侧大绳轮B24直段端面的碟簧槽，钢丝绳一61和钢丝绳二62的活动端通过预紧机构5被压入固定在碟簧槽中；

钢丝绳三63和钢丝绳四64的一端均固定在侧大绳轮B24的端面，然后各自反向沿侧大绳轮B24的锥段上的圆形线槽缠绕后，从侧大绳轮B24和输出大绳轮B25的啮合处向输出大绳轮B25的锥段上的圆形线槽上反向缠绕，之后分别进入输出大绳轮B25内的两条暗道，钢丝绳三63和钢丝绳四64从各自的暗道穿出后进入到位于输出大绳轮B25的圆形线槽段25-2端面的碟簧槽，钢丝绳三63和钢丝绳四64的活动端通过预紧机构5被压入固定在碟簧槽。肘关节B另一侧的四根钢丝绳布置方式同上，肘关节差分驱动机构B1上两侧布置的钢丝绳，在各自电机B21驱动下，实现实现肘关节B的两个自由度输出。

基于上述可设计构思,较佳的实施例中:侧大绳轮B24的直段上布置两路螺旋线槽,侧大绳轮B24的锥段上和输出大绳轮B25上分别布置四路圆形线槽,钢丝绳一61和钢丝绳三63定义为正转钢丝绳，钢丝绳二62和钢丝绳四64定义为反转钢丝绳,钢丝绳三63和钢丝绳四64的一端均固定在侧大绳轮B24的端面，然后各自反向沿侧大绳轮B24的锥段上的圆形线槽(例如：一个侧大绳轮B24上钢丝绳绕在第2道和第3道线槽中，另一个侧大绳轮B24上钢丝绳绕在第1道和第4道线槽中)缠绕后，从侧大绳轮B24和输出大绳轮B25的啮合处向输出大绳轮B25的锥段上的圆形线槽上反向缠绕(例如，从一个侧大绳轮B24来的钢丝绳绕在输出大绳轮B25上第2道和第3道线槽中，从另一个侧大绳轮B24来的钢丝绳绕在输出大绳轮B25上第1道和第4道线槽中)，之后分别进入输出大绳轮B25内的两条暗道，钢丝绳三63和钢丝绳四64从各自的暗道穿出后进入到位于输出大绳轮B25的圆形线槽段25-2端面的碟簧槽，钢丝绳三63和钢丝绳四64的活动端通过预紧机构5被压入固定在碟簧槽。

腕关节C上的八根钢丝绳的缠绕方式和肘关节B相同，从小绳轮C33缠绕到侧大绳轮C34，侧大绳轮C34缠绕到输出大绳轮C35，分两段采用预紧机构5预紧。

肘关节B和腕关节C的差分驱动结构均能实现俯仰加周转两个自由度，为了保证基座关节A的第一个自由度为沿竖直轴的周转运动从而实现机械臂自由度的合理配置，将基座关节A设置为倒置的差分驱动结构，从而实现周转加俯仰两个自由度的运动。基座关节A中，小绳轮A13到侧大绳轮A14直段的绕线方式和肘关节中小绳轮B23到侧大绳轮B24直段的绕线方式相同，侧大绳轮A14锥段到底座16的绕线方式和肘关节中侧大绳轮B24到输出大绳轮B25的绕线方式相同。

上述所有钢丝绳预紧均采用此方式的预紧机构5，如图11所示，所述预紧机构5包括小碟簧51和铝套52。预紧原理为(以一根钢丝绳为例)，钢丝绳的一端通过压扁铝套固定住，然后沿线槽和暗道旋绕走线，另一端从如图11所示的碟簧槽口伸出，从钢丝绳端套入适量小碟簧51后套入一个铝套52，用虎钳夹住钢丝绳61向外拉收紧钢丝绳使其没有脱离线道的现象存在，在钢丝绳61上做好位置标记，此位置标记位于如图11所示的碟簧槽(例如方形)的前沿再适当靠前的位置，将小碟簧51推至第一个碟簧位于位置标记处，将铝套52压扁以固定绳头，最后在用虎钳向外拉绳头的同时用一字螺丝刀将一串碟簧51顶入碟簧槽(例如方形)中。

为了保证关节和臂管的可快速拆装，设计了一种关节与臂管之间的螺旋连接机构，如图5和图8所示，小臂管42通过小臂管螺旋快装机构B2与肘关节差分驱动机构B1连接，所述小臂管螺旋快装机构B2包含内螺纹盖B29，输出大绳轮B25沿轴向依次包含阶梯轴支撑段25-1、圆形线槽段25-2、外螺纹段B25-3和输出圆柱段25-4，内螺纹盖B29沿轴向依次包含一体相连的内螺纹段B29-1和阶梯圆柱段29-2，小臂管42的带台肩圆管套在输出圆柱段25-4上且二者间隙配合，并通过键和键槽周向固定，内螺纹段29-1旋拧在外螺纹段B25-3上，阶梯圆柱段29-2套在带台肩圆管及小臂管42的管体上，内螺纹盖29和输出大绳轮25可转动地设置在上壳B27上，阶梯轴支撑段25-1可转动地设置在中心轴B26上，圆形线槽段25-2上缠绕有钢丝绳。小臂管B42和输出大绳轮B25通过内螺纹盖B29螺旋连接进行轴向定位，上壳B27的底端和输出大绳轮B25通过轴承支承，上壳B27的顶端和与内螺纹盖B29通过轴承支承并通过轴承挡圈28固定。

如图7和图9所示，大臂管41通过大臂管螺旋快装机构A2与倒置式差分机构A1连接，所述大臂管螺旋快装机构A2包含外螺纹连接件A17和内螺纹盖A18；外螺纹连接件A17沿轴向包含一体相连的法兰座17-1、外螺纹段A17-2和连接圆柱段17-3，内螺纹盖A18沿轴向包含一体相连的内螺纹段A18-1和锁定圆柱段18-2，法兰座17-1和上壳A12固定，大臂管41的带台肩圆管套在连接圆柱段17-3上且二者间隙配合，通过键和键槽周向固定，内螺纹段A18-1旋拧在外螺纹段A17-2上，锁定圆柱段18-2套在带台阶圆管及大臂管41的管体上。大臂管41和外螺纹连接件17通过内螺纹盖A18螺旋连接进行轴向定位。

上述设计的优点是：需要组装时，可以将大臂管41和基座关节A通过大臂管螺旋快装机构A2与倒置式差分机构A1进行快速螺旋连接，以及小臂管42和肘关节B通过小臂管螺旋快装机构B2与肘关节差分驱动机构B1进行快速螺旋连接，实现了模块化快速拆装的功能，便于运输和维护。

基于上述实施例的倒置式差分绳驱动机构A1、肘关节差分绳驱动机构B1和腕关节差分绳驱动机构C1的骨架中，如图12和图13所示，所有的小绳轮、侧大绳轮、输出大绳轮、固定底座16、上壳、下壳、中心轴、T形心轴、外螺纹连接件、内螺纹盖和轴承挡圈均由铝合金材料制成。所述大臂管41和小臂管42均由碳纤维材料制成。臂管材料采用碳纤维材料，主体(关键零部件)采用铝合金材料，兼顾了轻型化和运动灵活性的要求。

工作原理：

本实施方式通过底座16内布置的锂电池作为动力源，将位于三个关节的六个电机转动作为关节驱动动力，肘关节B和腕关节C采用差分式驱动方式，基座关节A采用倒置的差分式驱动原理。以肘关节B为例，其原理是一侧的电机B21旋转带动小绳轮B23旋转，从而带动缠绕在小绳轮B23上的正反转两根钢丝绳(钢丝绳一61和钢丝绳二62)收放，从而拉动侧大绳轮B24正转或反转，此时已获得一定减速比，侧大绳轮B24的转动带动缠绕在其上圆形线槽中的两根钢丝绳(钢丝绳三63和钢丝绳四64)收放，从而拉动输出大绳轮B25正转或反转。同理，肘关节B的另一侧的电机B21以同样的方式驱动输出大绳轮B25正转或反转。肘关节B两个侧大绳轮B24的旋转是作为差分驱动的两个输入，当两个侧大绳轮B24同向等速转动时，输出大绳轮B25在四根钢丝绳的拉动下带动上壳B27绕中心轴B26做俯仰运动；当两个侧大绳轮B24反向等速转动时，输出大绳轮B25在四根钢丝绳的拉动下绕小臂管B42中轴线做周转运动；当两个侧大绳轮B24不等速转动时，输出大绳轮B25同时进行俯仰运动和周转运动，从而实现肘关节B的两个旋转自由度。

腕关节C的差分式驱动原理和肘关节B相同。

基座关节A的差分式驱动原理是，一侧的电机A11旋转带动小绳轮A13旋转，从而带动缠绕在小绳轮A13上的正反转两根钢丝绳收放，从而拉动侧大绳轮A14正转或反转，此时已获得一定减速比。同理，基座关节A的另一侧的电机A11以同样的方式驱动侧大绳轮A14正转或反转。当两个侧大绳轮A14同向等速转动时，由于底座16固定不动，因此由电机产生的运动是带动包括电机A11、小绳轮A13和上壳A12在内的整体绕中心轴A15的水平轴的俯仰运动；当两个侧大绳轮A14反方向等速转动时，由于底座16固定不动，因此有电机产生的运动是带动包括电机A11、小绳轮A13和上壳A12在内的整体绕中心轴A15竖直轴的周转运动；当两个侧大绳轮A14不等速转动时，包括电机A11、小绳轮A13和上壳A12在内的整体同时进行俯仰运动和周转运动，从而实现基座关节A的两个旋转自由度。

本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可以利用上述揭示的结构及技术内容做出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施案例，均仍属本发明技术方案范围。

Claims (8)

1.一种六自由度差分式绳驱机械臂，包含基座关节(A)、肘关节(B)、腕关节(C)、大臂管(41)、小臂管(42)和底座(16)；其特征在于：大臂管(41)和底座(16)通过基座关节(A)连接，小臂管(42)和大臂管(41)之间布置有肘关节(B)，小臂管(42)与配置有末端执行杆(D)的腕关节(C)连接；

基座关节(A)包含倒置式差分绳驱动机构(A1)和大臂管螺旋快装机构(A2)，倒置式差分绳驱动机构(A1)通过大臂管螺旋快装机构(A2)与大臂管(41)相连，以控制大臂管(41)作周向转动和/或偏摆运动；肘关节(B)包含肘关节差分绳驱动机构(B1)和小臂管螺旋快装机构(B2)，大臂管(41)与肘关节差分绳驱动机构(B1)相连，肘关节差分绳驱动机构(B1)通过小臂管螺旋快装机构(B2)与小臂管(42)相连，以控制小臂管(42)作周向转动和/或偏摆运动；所述肘关节差分绳驱动机构(B1)包含中心轴B(26)、上壳B(27)、下壳B(22)、输出大绳轮B(25)、两个电机B(21)、两个小绳轮B(23)和两个侧大绳轮B(24)；下壳B(22)固装在大臂管(41)上，中心轴B(26)可转动地设置在下壳B(22)上，中心轴B(26)与大臂管(41)垂直设置，两个电机B(21)相对设置并固定在下壳B(22)上，每个电机B(21)的输出端安装有一个小绳轮B(23)，两个侧大绳轮B(24)分别可转动地设置在中心轴B(26)上，小绳轮B(23)和侧大绳轮B(24)一一对应布置，上壳B(27)固定在中心轴B(26)上，输出大绳轮B(25)可转动地设置在上壳B(27)和中心轴B(26)上，且输出大绳轮B(25)与侧大绳轮B(24)的轴线垂直，两个侧大绳轮B(24)与中心轴B(26)的轴线重合，小臂管(42)穿过上壳B(27)并与输出大绳轮B(25)固接，小绳轮B(23)、侧大绳轮B(24)和输出大绳轮B(25)上均设置有线槽，小绳轮B(23)与侧大绳轮B(24)之间、侧大绳轮B(24)与输出大绳轮B(25)之间的线槽上缠绕有钢丝绳，以驱动输出大绳轮B(25)作周向转动和/或偏摆运动；

控制小臂管(42)转动和/或偏摆的肘关节差分绳驱动机构(B1)上的钢丝绳走线如下：

两侧各布置四根，同一侧的四根钢丝绳走线如下：侧大绳轮B(24)的直段和小绳轮B(23)之间螺旋线槽上缠绕钢丝绳一(61)和钢丝绳二(62)，侧大绳轮B(24)锥段和输出大绳轮B(25)之间的圆形线槽上缠绕钢丝绳三(63)和钢丝绳四(64)，钢丝绳一(61)和钢丝绳二(62)的一端固定在小绳轮B(23)的端面，然后各自沿小绳轮B(23)的螺旋线槽从两端缠绕至中间位置，钢丝绳一(61)和钢丝绳二(62)在小绳轮B(23)轴向中间位置处向侧大绳轮B(24)的直段上的螺旋线槽上呈8字形缠绕，在侧大绳轮B(24)的轮周缠绕后分别穿入轮内的两条暗道，钢丝绳一(61)和钢丝绳二(62)从各自的暗道穿出并进入到位于侧大绳轮B(24)直段端面的碟簧槽，钢丝绳一(61)和钢丝绳二(62)的活动端通过预紧机构(5)被压入固定在碟簧槽中；钢丝绳三(63)和钢丝绳四(64)的一端均固定在侧大绳轮B(24)的端面，然后各自反向沿侧大绳轮B(24)的锥段上的圆形线槽缠绕后，从侧大绳轮B(24)和输出大绳轮B(25)的啮合处向输出大绳轮B(25)的锥段上的圆形线槽上反向缠绕，之后分别进入输出大绳轮B(25)内的两条暗道，钢丝绳三(63)和钢丝绳四(64)从各自的暗道穿出后进入到位于输出大绳轮B(25)的圆形线槽段(25-2)端面的碟簧槽，钢丝绳三(63)和钢丝绳四(64)的活动端通过预紧机构(5)被压入固定在碟簧槽；腕关节(C)包含腕关节差分绳驱动机构(C1)，小臂管(42)与腕关节差分绳驱动机构(C1)相连，以输出周向转动和/或偏摆运动。

2.根据权利要求1所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：所述腕关节差分绳驱动机构(C1)包含中心轴C(36)、上壳C(37)、下壳C(32)、输出大绳轮C(35)、两个舵机C(31)、两个小绳轮C(33)和两个侧大绳轮C(34)；

下壳C(32)固装在小臂管(42)上，中心轴C(36)可转动地设置在下壳C(32)上，中心轴C(36)与小臂管(42)垂直布置，两个舵机C(31)并排固定在下壳C(32)上，每个舵机C(31)的输出端安装有一个小绳轮C(33)，两个侧大绳轮C(34)分别可转动地设置在中心轴C(36)上，小绳轮C(33)和侧大绳轮C(34)一一对应布置，上壳C(37)固定在中心轴C(36)上，输出大绳轮C(35)可转动地设置在上壳C(37)和中心轴C(36)上，且输出大绳轮C(35)与侧大绳轮C(34)的轴线垂直，两个侧大绳轮C(34)与中心轴C(36)的轴线重合，末端执行杆(D)穿过上壳C(37)并与输出大绳轮C(35)固接，小绳轮C(33)、侧大绳轮C(34)和输出大绳轮C(35)上均设置有线槽，小绳轮C(33)与侧大绳轮C(34)的线槽之间、侧大绳轮C(34)与输出大绳轮C(35)的线槽之间均缠绕有钢丝绳，以驱动输出大绳轮C(35)作周向转动和/或偏摆运动。

3.根据权利要求1或2所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：所述倒置式差分绳驱动机构(A1)包含上壳A(12)、中心轴A(15)、两个电机A(11)、两个小绳轮A(13)和两个侧大绳轮A(14)；

中心轴A(15)为T形轴，中心轴A(15)的竖直轴可转动地设置在底座(16)上，上壳A(12)和两个侧大绳轮A(14)可转动地设置在中心轴A(15)的水平轴上，中心轴A(15)的水平轴与大臂管(41)垂直布置，两个电机A(11)相对设置并安装在上壳A(12)上，每个电机A(11)的输出端安装有一个小绳轮A(13)，小绳轮A(13)和侧大绳轮A(14)一一对应布置，底座(16)上加工有线槽，小绳轮A(13)和侧大绳轮A(14)上均设置有线槽，小绳轮A(13)与侧大绳轮A(14)的线槽之间、侧大绳轮A(14)与底座(16)上的线槽之间均缠绕有钢丝绳，以驱动输出大绳轮C(35)作周向转动和/或偏摆运动。

4.根据权利要求1所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：所述小臂管螺旋快装机构(B2)包含内螺纹盖B(29)，输出大绳轮B(25)沿轴向依次包含一体相连的阶梯轴支撑段(25-1)、圆形线槽段(25-2)、外螺纹段B(25-3)和输出圆柱段(25-4)，内螺纹盖B(29)沿轴向依次包含一体相连的内螺纹段B(29-1)和阶梯圆柱段(29-2)，小臂管(42)的带台肩圆管套在输出圆柱段(25-4)上且二者间隙配合，并通过键和键槽周向固定，内螺纹段B(29-1)旋拧在外螺纹段B(25-3)上，阶梯圆柱段(29-2)套在带台肩圆管及小臂管(42)的管体上，内螺纹盖B(29)和输出大绳轮B(25)可转动地设置在上壳B(27)上，阶梯轴支撑段(25-1)可转动地设置在中心轴B(26)上，圆形线槽段(25-2)上缠绕有钢丝绳。

5.根据权利要求2所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：所述大臂管螺旋快装机构(A2)包含外螺纹连接件A(17)和内螺纹盖A(18)；外螺纹连接件A(17)沿轴向包含一体相连的法兰座(17-1)、外螺纹段A(17-2)和连接圆柱段(17-3)，内螺纹盖A(18)沿轴向包含一体相连的内螺纹段A(18-1)和锁定圆柱段(18-2)，法兰座(17-1)和上壳A(12)固定，大臂管(41)的带台肩圆管套在连接圆柱段(17-3)上且二者间隙配合，通过键和键槽周向固定，内螺纹段A(18-1)旋拧在外螺纹段A(17-2)上，锁定圆柱段(18-2)套在带台阶圆管及大臂管(41)的管体上。

6.根据权利要求2所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：侧大绳轮B(24)沿轴向分为直段和锥段；侧大绳轮B(24)的直段和小绳轮B(23)上的线槽为相啮合的螺旋线槽，侧大绳轮B(24)的锥段和输出大绳轮B(25)上的线槽为相啮合的阶梯式圆形线槽，所有绳轮上设置有暗道，钢丝绳沿线槽和暗道布线；侧大绳轮C(34)沿轴向分为直段和锥段，侧大绳轮C(34)的直段和小绳轮C(33)上的线槽为相啮合的螺旋线槽，侧大绳轮C(34)的锥段和输出大绳轮C(35)上的线槽为相啮合的阶梯式圆形线槽，所有绳轮上设置有暗道，钢丝绳沿线槽和暗道布线。

7.根据权利要求3所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：侧大绳轮A(14)按轴向分为直段和锥段，侧大绳轮A(14)的直段和小绳轮A(13)上的线槽为相啮合的螺旋线槽，侧大绳轮A(14)的锥段和底座(16)上的线槽为相啮合的阶梯式圆形线槽，所有绳轮上设置有暗道，钢丝绳沿线槽和暗道布线。

8.根据权利要求1所述一种六自由度差分式绳驱机械臂，其特征在于：倒置式差分绳驱动机构(A1)、肘关节差分绳驱动机构(B1)和腕关节差分绳驱动机构(C1)的主体均由铝合金材料制成；所述大臂管(41)和小臂管(42)均由碳纤维材料制成。

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