CN114393567B - 具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人 - Google Patents

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CN114393567B CN202210068023.0A CN202210068023A CN114393567B CN 114393567 B CN114393567 B CN 114393567B CN 202210068023 A CN202210068023 A CN 202210068023A CN 114393567 B CN114393567 B CN 114393567B
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Abstract

本发明公开了一种具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，包括静平台、动平台、驱动组件、导向滑轮组件、出索滑轮组件、平行绳索和辅助张紧支链，动平台上安装有绳索连接器；四组驱动组件围绕静平台的中心分布并安装在静平台上；四组导向滑轮组件围绕静平台的中心分布并安装在静平台上；四组出索滑轮组件围绕静平台的中心分布并安装在静平台上；平行绳索的一端分别一一对应地连接在驱动组件上，平行绳索分别一一对应地依次经过导向滑轮组件和出索滑轮组件，平行绳索的另一端分别连接在对应的绳索连接器上；辅助张紧支链用于始终张紧四组平行绳索。本发明绳索驱动并联机器人运行平稳，具有显著的轻量化特点，可实现低成本、高动态运动。

Description

具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人
技术领域
本发明涉及机器人与自动化技术领域，尤其是涉及一种具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人。
背景技术
食品、医药、3C电子等产业物流分拣和包装生产线对可实现三维移动和一维转动自由度的机器人需求巨大。该类机器人称为SCARA机器人，其终端具备的三维移动自由度可驱动末端执行器带动负载实现空间移动和定位，一维转动自由度可用于调整终端姿态。SCARA机器人末端根据抓取物体的不同而配备不同类别的抓取工具或抓取手，来实现生产线上物品的抓取和定姿态摆放。
现有工业SCARA机器人按结构分为串联关节式SCARA机器人和刚性并联式SCARA机器人。串联关节式SCARA机器人运动支链逐层堆叠，运动部件惯量大，为减小惯量，机器人本体尺度一般较小，导致工作空间范围小且功耗大。并联式SCARA机器人实现方式分为两类，一类是在并联式Delta机器人基础上增加额外转动运动链，如在动平台上增加独立的旋转电机或在机器人中增加UPU支链(U表示万向铰，P表示移动副)，第二类是采用四支链驱动的并联式SCARA机器人。并联式SCARA机器人相对于串联关节式SCARA机器人实现了进一步的轻量化，然而其运动支链仍然采用刚性杆件，限制了运动部件质量的进一步降低和运动效率的进一步提升；运动支链中大量使用球铰等复杂铰链，驱动单元需要使用大减速比精密减速器等精密传动部件，导致成本较高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，运行平稳，具有显著的轻量化特点，可实现低成本、高动态运动，同时具有高的负载能力。
根据本发明实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，包括：
静平台；
动平台，所述动平台与所述静平台相对间隔开地设置，所述动平台上安装有绳索连接器；
驱动组件，所述驱动组件有四组，四组所述驱动组件围绕所述静平台的中心分布并安装在所述静平台的一侧面上；
导向滑轮组件，所述导向滑轮组件有四组，四组所述导向滑轮组件围绕所述静平台的中心分布并安装在所述静平台的一侧面上；
出索滑轮组件，所述出索滑轮组件有四组，四组所述出索滑轮组件围绕所述静平台的中心分布并安装在所述静平台的另一侧面上；
平行绳索，所述平行绳索有四组，四组所述平行绳索的一端分别一一对应地连接在四组所述驱动组件上，四组所述平行绳索分别一一对应地依次经过四组所述导向滑轮组件和四组所述出索滑轮组件，四组所述平行绳索的另一端分别连接在对应的所述绳索连接器上；
辅助张紧支链，所述辅助张紧支链的两端分别连接在所述静平台的中心与所述动平台的中心，用于始终张紧四组所述平行绳索；
工作时，四组所述驱动组件分别一一对应地控制四组所述平行绳索，以分别改变四组所述平行绳索在所述出索滑轮组件至所述绳索连接器之间的长度，使所述动平台具有三维平动自由度和绕所述动平台的中心轴线的一维转动自由度。
根据本发明实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，具有如下优点：第一、采用四组轻质平行绳索运动链和被动式辅助张紧支链相结合，实现对索驱动并联机器人的三维移动和一维转动的非冗余控制，可以实现动平台的高动态运动，运动效率高。第二、通过轻质平行绳索运动链代替现有技术中刚性杆件运动支链对动平台进行驱动，一方面，可以极大地减轻并联机器人的质量，这样可以容易实现高的速度和加速度，从而大幅地提高机器人运动效率，且机器人自身质量带来的负载比较小，运动起来用于驱动自身运动的能耗也比较小，同时，继承了并联机器人高负载能力的优点，另一方面，采用轻质平行绳索运动链避免了现有技术中刚性杆件运动支链大量使用的球铰等复杂铰链，结构简单，成本低，易于模块化。第三、通过采用轻质平行绳索运动链增强了动平台的约束能力，但是不增加额外的驱动元件，增加了索驱动并联机器人的自由度形式。第四、驱动组件、辅助张紧支链、绳索连接器等具有鲜明的模块化特征，可根据性能需求进行不同组合，形成多样化机器人族群。
在一些实施例中，所述驱动组件为滚筒驱动组件或滚珠丝杠驱动组件。
在一些实施例中，所述滚筒驱动组件包括滚筒安装座、滚筒和第一伺服电机，所述滚筒安装座固定安装在所述静平台上，所述滚筒可转动地支撑在所述滚筒安装座上，所述平行绳索的一端缠绕在所述滚筒上，所述第一伺服电机驱动所述滚筒正反转，以改变所述平行绳索在所述出索滑轮组件至所述绳索连接器之间的长度。
在一些实施例中，所述滚珠丝杠驱动组件包括丝杠安装座、丝杠、导轨、滑块单元和第二伺服电机，所述丝杠安装座固定安装在所述静平台上，所述丝杠的两端可转动地支撑在所述丝杠安装座上，所述导轨设置在所述丝杠安装座上且与所述丝杠的延伸方向一致，所述滑块单元设置在所述丝杠上且与所述导轨配合，所述平行绳索的一端固定在所述滑块单元上且所述平行绳索在所述滑块单元至所述导向滑轮组件之间的部分与所述丝杠的延伸方向一致，所述第二伺服电机驱动所述丝杠正反转，以使所述丝杠带动所述滑块单元沿所述丝杠及所述导轨的延伸方向移动，以改变所述平行绳索在所述出索滑轮组件至所述绳索连接器之间的长度。
在一些实施例中，所述平行绳索中的绳索数量为两根或多于两根。
在一些实施例中，当每组所述平行绳索中的所述绳索数量为两根时，则每个所述绳索连接器具有与两根所述绳索的另一端对应相连的两个连接点，每组所述出索滑轮组件上具有与两根所述绳索对应相切的两个出索点，每组所述平行绳索中，两个所述连接点和两个所述出索点顺次连接始终构成平行四边形。
在一些实施例中，两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行或呈竖直平行。
在一些实施例中，当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行时，所述绳索连接器有四个，四个所述绳索连接器围绕所述动平台的中心对称分布，四组所述平行绳索的另一端分别一一对应地连接在四个所述绳索连接器上；当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈竖直平行时，所述绳索连接器有两个或四个，其中，所述绳索连接器有两个时，两个所述绳索连接器相对于所述动平台的中心对称分布，四组所述平行绳索中的其中两组所述平行绳索的另一端安装在两个所述绳索连接器中的一个所述绳索连接器上，四组所述平行绳索中的其中另两组所述平行绳索的另一端安装在两个所述绳索连接器中的另一个所述绳索连接器上，所述绳索连接器有四个时，四组所述平行绳索的另一端分别一一对应地连接在四个所述绳索连接器上。
在一些实施例中，所述绳索连接器通过第一转动副与所述动平台相连。
在一些实施例中，每个所述绳索连接器具有所述第一转动副，每个所述绳索连接器均通过各自的所述第一转动副与所述动平台相连；当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行时，两个所述连接点之间的线段与所述动平台的平面平行，所述第一转动副的轴线垂直于所述动平台的平面；当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈竖直平行时，两个所述连接点之间的线段与所述动平台的平面垂直，所述第一转动副的轴线与两个所述连接点之间的线段重合或平行。
在一些实施例中，当所述绳索连接器有四个时，四个所述绳索连接器在所述动平台上呈分散分布，四个所述绳索连接器的所述第一转动副相对于所述动平台的中心呈X型对称布置。
在一些实施例中，四个所述绳索连接器的所述转动副的中心点顺次连接构成第一矩形；每组所述出索滑轮组件的两个所述出索点之间的线段具有中点，四个所述中点顺次连接构成第二矩形，所述第二矩形与所述第一矩形不相似。
在一些实施例中，四组所述平行绳索在所述动平台至所述静平台的部分呈非交叉布置；或四组所述平行绳索中，其中两组相邻的所述平行绳索在所述动平台至所述静平台的部分呈交叉布置，且其中另两组相邻的所述平行绳索在所述动平台至所述静平台的部分呈交叉布置。
在一些实施例中，呈交叉布置的两组所述平行绳索之间彼此相互不干涉。
在一些实施例中，当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行时，四个所述绳索连接器中，其中两个所述绳索连接器呈上下交叉固定布置且其中两个所述绳索连接器共同通过一个所述第一转动副与所述动平台相连，其中另两个所述绳索连接器呈上下交叉固定布置且其中另两个所述绳索连接器共同通过另一个所述第一转动副与所述动平台相连，两个所述第一转动副相对于所述动平台的中心对称。
在一些实施例中，所述辅助张紧支链包括导杆、第一铰链、第二铰链和弹簧，所述第一铰链安装在所述静平台的中心处，所述第二铰链安装在所述动平台上，所述导杆的两端分别与所述第一铰链和所述第二铰链相连，所述弹簧套设在所述导杆上且两端分别抵接在所述第一铰链和所述第二铰链上。
在一些实施例中，所述第一铰链由万向铰和移动副组成，由内而外分别为内环、中环和外环，所述内环与所述中环之间为第二转动副，所述中环与所述外环之间为第三转动副，所述第三转动副的转动轴线与所述第二转动副的转动轴线相互垂直，从而形成所述万向铰，所述外环固定在所述静平台的中心孔内，所述内环中心为通孔，所述导杆穿过所述通孔，从而构成移动副，所述导杆能绕所述第一铰链的中心进行两自由度摆动和沿所述静平台的中心轴线方向移动。
在一些实施例中，所述第二铰链为球副或三个轴线相互正交的第四转动副。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明第一实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中示意出四个绳索连接器水平设置，四组平行绳索非交叉布置，驱动组件为滚筒驱动组件。
图2为本发明第二实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中，示意出四个绳索连接器水平设置，四组平行绳索长边交叉布置，驱动组件为滚筒驱动组件。
图3为本发明第三实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中，示意出四个绳索连接器水平设置，四组平行绳索短边交叉布置，驱动组件为滚筒驱动组件。
图4为本发明第四实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中，示意出四个绳索连接器竖直设置，四组平行绳索非交叉布置，驱动组件为滚筒驱动组件。
图5为本发明第五实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中，示意出四个绳索连接器水平设置且两两上下交叉固定布置，四组平行绳索非交叉布置，驱动组件为滚筒驱动组件。
图6为本发明第六实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中，示意出两个绳索连接器竖直设置，四组平行绳索非交叉布置且两两成一组分别连接在两个绳索连接器上，驱动组件为滚筒驱动组件。
图7为本发明第七实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的结构示意图，其中，示意出两个绳索连接器竖直设置，四组平行绳索非交叉布置且两两成一组分别连接在两个绳索连接器上，驱动组件为滚珠丝杠驱动组件。
图8为本发明第一至第三实施例的动平台和绳索连接器的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
图10为图9中的C-C面的剖视图。
图11为本发明第一实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的仰视图。
图12为本发明第二实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的仰视图。
图13为本发明第三实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的仰视图。
图14为本发明第一至第三实施例的一组运动链的结构示意图，其中，示意出两个连接点之间的线段和两个出索点之间的线段呈水平平行。
图15为本发明第五实施例的动平台和绳索连接器的结构示意图。
图16为本发明第八实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的仰视图，其中，示意出四个绳索连接器竖直设置，四组平行绳索长边交叉布置。
图17为本发明第九实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人的仰视图，其中，示意出四个绳索连接器竖直设置，四组平行绳索短边交叉布置。
图18为本发明第八和第九实施例的动平台和绳索连接器的结构示意图。
图19为本发明第四实施例的一组运动链的结构示意图，其中，示意出两个连接点之间的线段和两个出索点之间的线段呈竖直平行。
图20为本发明第六和第七实施例的动平台和绳索连接器的结构示意图
图21为本发明实施例的辅助张紧支链的结构示意图。
图22为本发明实施例的滚珠丝杠驱动组件的示意图。
附图标记：
具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人1000
静平台1
动平台2
绳索连接器201 连接点2011 第一转动副2012
驱动组件3
滚筒驱动组件301 滚筒安装座3011 滚筒3012 第一伺服电机3013
第一联轴器3014 减速器3015 第一编码器3016
滚珠丝杠驱动组件302 丝杠安装座3021 丝杠3022 导轨3023
滑块单元3024 第二伺服电机3025 第二联轴器3026 固定轴承3027
绳索安装座3028 滑块3029
导向滑轮组件4
导向滑轮401 第一滑轮座402
出索滑轮组件5
出索滑轮501 第二滑轮座502
平行绳索6
辅助张紧支链7
导杆701 第一铰链702 万向铰7021 移动副7022
第二转动副7023 第三转动副7024 内环7025 中环7026
外环7027 第二铰链703 弹簧704
末端执行器8
第一矩形PQMN 第二矩形ABCD 第一绳索间距d1 第一高度h1
第二绳索间距d2 第二高度h2
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面结合图1至图22来描述本发明实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人1000。
如图1至图22所示，根据本发明实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人1000，包括静平台1、动平台2、驱动组件3、导向滑轮组件4、出索滑轮组件5、平行绳索6和辅助张紧支链7。其中，动平台2与静平台1相对间隔开地设置，动平台2上安装有绳索连接器201；驱动组件3有四组，四组驱动组件3围绕静平台1的中心分布并安装在静平台1的一侧面上；导向滑轮组件4有四组，四组导向滑轮组件4围绕静平台1的中心分布并安装在静平台1的一侧面上；出索滑轮组件5有四组，四组出索滑轮组件5围绕静平台1的中心分布并安装在静平台1的另一侧面上；平行绳索6有四组，四组平行绳索6的一端分别一一对应地连接在四组驱动组件3上，四组平行绳索6分别一一对应地依次经过四组导向滑轮组件4和四组出索滑轮组件5，四组平行绳索6的另一端分别连接在对应的绳索连接器201上；辅助张紧支链7的两端分别连接在静平台1的中心与动平台2的中心，用于始终张紧四组平行绳索6；工作时，四组驱动组件3分别一一对应地控制四组平行绳索6，以分别改变四组平行绳索6在出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度，使动平台2具有三维平动自由度和绕动平台2的中心轴线的一维转动自由度。
具体地，静平台1在使用时是相对于动平台2固定不动的，可以为驱动组件3、导向滑轮组件4、出索滑轮组件5等提供安装位置和支撑。
动平台2与静平台1相对间隔开地设置，例如，静平台1与动平台2可以呈上下相对间隔开布置(如图1至图7所示)，也可以左右相对间隔开布置(图中未示出)；动平台2上安装有绳索连接器201，绳索连接器201用于与平行绳索6的另一端连接，以通过平行绳索6来控制动平台2的运动。动平台2上还可以安装各类末端执行器8，实现各类操作功能，例如，动平台2上安装夹爪或吸盘时，可以实现物品抓取操作。
如图1至图7所示，驱动组件3有四组，四组驱动组件3围绕静平台1的中心分布并安装在静平台1的一侧面上。这里，四组驱动组件3的作用均是提供动力，通过合理的布置方式，四组驱动组件3可与对应的平行绳索6的一端适配地相连，通过控制平行绳索6位于出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度来控制动平台2的运动。
如图1至图7所示，导向滑轮组件4有四组，四组导向滑轮组件4围绕静平台1的中心分布并安装在静平台1的一侧面上。这里，通过对四组导向滑轮组件4的合理布置，一方面可以对平行绳索6进行引导换向，即改变平行绳索6的延伸方向，例如如图1所示，使平行绳索6向下贯穿静平台1，另一方面，当驱动组件3调节平行绳索6在位于出索滑轮组件5与绳索连接器201之间的长度时，可以确保平行绳索6运动会非常顺畅。如图1至图7所示，出索滑轮组件5有四组，四组出索滑轮组件5围绕静平台1的中心分布并安装在静平台1的另一侧面上。这里，通过对四组出索滑轮组件5进行合理布置，一方面可以对相应的平行绳索6进行导向引出，另一方面，当驱动组件3调节平行绳索6在位于出索滑轮组件5与绳索连接器201之间的长度时，可以确保平行绳索6运动会非常顺畅。
如图1至图7所示，平行绳索6有四组，四组平行绳索6的一端分别一一对应地连接在四组驱动组件3上，四组平行绳索6分别一一对应地依次经过四组导向滑轮组件4和四组出索滑轮组件5，四组平行绳索6的另一端分别连接在对应的绳索连接器201上；可以理解的是，利用平行绳索6来控制动平台2，可以很好地限制动平台2的除绕动平台2的中心轴线的一维转动之外的其余两个转动自由度，使动平台2不会发生相对于静平台1倾斜的运动。一组驱动组件3、一组导向滑轮组件4、一组平行绳索6及对应的绳索连接器201构成一组轻质平行绳索运动链，由此，可以形成围绕静平台1和动平台2中心分布的四组轻质平行绳索运动链。通过轻质平行绳索运动链代替现有技术中刚性杆件运动支链对动平台2进行驱动，一方面，可以极大地减轻并联机器人的质量，使并联机器人容易实现高的速度和加速度，从而大幅地提高机器人运动效率，且机器人自身质量带来的负载比较小，用于驱动自身运动的能耗也较小，同时继承了并联机器人高负载能力的优点，另一方面，每组轻质平行绳索运动链避免了现有技术中刚性杆件运动支链大量使用的球铰等复杂铰链，结构简单，成本低，易于模块化。
如图1至图7所示，辅助张紧支链7的两端分别连接在静平台1的中心与动平台2的中心，用于始终张紧四组平行绳索6。具体地，辅助张紧支链7的两端分别连接在静平台1的中心与动平台2的中心，这样，不管动平台2是处于静止状态还是运动状态，辅助张紧支链7会始终地对动平台1施加推力，该推力与平行绳索6的拉力形成对抗，从而保证平行绳索6始终处于张紧，并使整个机器人形成张拉整体结构，同时，平行绳索6始终处于张紧是保证平行绳索6的驱动和约束能力和平行绳索6始终形成平行四边形的重要条件。
工作时，四组驱动组件3分别一一对应地控制四组平行绳索6，以分别改变四组平行绳索6在出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度，使动平台2具有三维平动自由度和绕动平台2的中心轴线的一维转动自由度，从而实现动平台2的高动态运动。
根据本发明实施例的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人1000，具有如下优点：第一、采用四组轻质平行绳索运动链和被动式辅助张紧支链7相结合，实现对索驱动并联机器人1000的三维移动和一维转动的非冗余控制，可以实现动平台2的高动态运动，运动效率高。第二、通过轻质平行绳索运动链代替现有技术中刚性杆件运动支链对动平台2进行驱动，一方面，可以极大地减轻并联机器人的质量，使并联机器人容易实现高的速度和加速度，从而大幅地提高机器人运动效率，且由于机器人自身质量带来的负载比较小，用于驱动自身运动的能耗也会比较小，同时，继承了并联机器人高负载能力的优点，另一方面，采用轻质平行绳索运动链避免了现有技术中刚性杆件运动支链大量使用的球铰等复杂铰链，结构简单，成本低，易于模块化。第三、通过采用轻质平行绳索运动链增强了动平台的约束能力，但是不增加额外的驱动元件，增加了索驱动并联机器人的自由度形式。第四、驱动组件3、辅助张紧支链7、绳索连接器201等具有鲜明的模块化特征，可根据性能需求进行不同组合，形成多样化机器人族群。
在一些实施例中，驱动组件3为滚筒驱动组件301或滚珠丝杠驱动组件302。也就是说，驱动组件3可以选择滚筒驱动组件301，也可以选择滚珠丝杠驱动组件302。每一组滚筒驱动组件301或滚珠丝杠驱动组件302都可以驱动同一组平行绳索6来同步调节同一组平行绳索6内的绳索位于出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度。
在一些实施例中，如图14所示，滚筒驱动组件301包括滚筒安装座3011、滚筒3012和第一伺服电机3013，滚筒安装座3011固定安装在静平台1上，滚筒3012可转动地支撑在滚筒安装座3011上，平行绳索6的一端缠绕在滚筒3012上，第一伺服电机3013驱动滚筒3012正反转，以改变平行绳索6在出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度，从而可以驱动动平台2。
具体地，如图1至图6、图14和图19所示，滚筒驱动组件301包括滚筒安装座3011、滚筒3012、第一伺服电机3013、第一联轴器3014、减速器3015和第一编码器3016，第一伺服电机3013的一端连接减速器3015，减速器3015通过第一联轴器3014与滚筒3012的中心转轴固定连接，第一联轴器3014、减速器3015和滚筒3012同轴安装在滚筒安装座3011上，滚筒安装座3011固定在静平台1上，平行绳索6缠绕在滚筒3012上，第一伺服电机3013用于驱动滚筒3012正向转动及反向转动，实现控制平行绳索6位于出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度来控制动平台2的运动，第一伺服电机3013另一端安装有第一编码器3016，用于实现对第一伺服电机3013转角位置的测量和位置反馈控制，从而实现位置闭环控制。
在一些实施例中，滚珠丝杠驱动组件302包括丝杠安装座3021、丝杠3022、导轨3023、滑块单元3024和第二伺服电机3025，丝杠安装座3021固定安装在静平台1上，丝杠3022的两端可转动地支撑在丝杠安装座3021上，导轨3023设置在丝杠安装座3021上且与丝杠3022的延伸方向一致，滑块单元3024设置在丝杠3022上且与导轨3023配合，平行绳索6的一端固定在滑块单元3024上且平行绳索6在滑块单元3024至导向滑轮组件4之间的部分与丝杠3022的延伸方向一致，第二伺服电机3025驱动丝杠3022正反转，以使丝杠3022带动滑块单元3024沿丝杠3022及导轨3023的延伸方向移动，以改变平行绳索6在出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度，以控制动平台2进行三维平动和绕动平台2的中心轴线的一维转动。
具体地，如图22所示，滚珠丝杠驱动组件302包括丝杠安装座3021、丝杠3022、导轨3023、滑块单元3024、第二伺服电机3025、第二联轴器3026和固定轴承3027，滑块单元3024包括绳索安装座3028和滑块3029，第二伺服电机3025安装在丝杠安装座3021上，丝杠3022的两端通过固定轴承3027转动安装在丝杠安装座3021上，第二伺服电机3025通过第二联轴器3026连接丝杠3022，导轨3023设置在丝杠安装座3021上且与丝杠3022的延伸方向一致，导轨3023设置在丝杠3022两侧，导轨3023上滑动设置有滑块3029，绳索安装座3028安装在丝杠3022上的同时与滑块3029固定连接，通过第二伺服电机3025带动丝杠3022转动，使滑块单元3024沿丝杠3022轴线方向移动，平行绳索6安装在绳索安装座3028上，因此平行绳索6的一端可以随着滑块单元3024移动而移动，以改变平行绳索6在出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度，第二伺服电机3025上可以安装第二编码器(图中未示出)，实现位置测量和闭环控制。
在一些实施例中，如图14和图19所示，导向滑轮组件4包括导向滑轮401和第一滑轮座402，第一滑轮座402固定安装在静平台1上，导向滑轮401安装在第一滑轮座402上且可绕自身的中心轴转动，一方面导向滑轮401可以对平行绳索6进行引导换向，即改变平行绳索6的延伸方向，例如如图1所示，使平行绳索6向下贯穿静平台1，另一方面，当驱动组件3在调节平行绳索6位于出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度时，导向滑轮401的设置可以使平行绳索6运动非常顺畅。
在一些实施例中，出索滑轮组件5包括出索滑轮501和第二滑轮座502，第二滑轮座502转动安装在静平台1上，出索滑轮501安装在第二滑轮座502上，出索滑轮501可绕自身轴线转动，出索滑轮组件5可绕自身的竖直轴线摆动，以调整出索滑轮501方位角，使其始终跟随平行绳索6摆动，保证出索滑轮501和平行绳索6共面，这样可以使平行绳索6不易与出索滑轮501脱离，且可以保持一组平行绳索6中的绳索之间始终处于平行状态。另外，出索滑轮501还可以对相应的平行绳索6进行导向引出，当驱动组件3在调节平行绳索6位于出索滑轮组件5至绳索连接器201之间的长度时，出索滑轮501的设置可以使平行绳索6运动非常顺畅。
在一些实施例中，平行绳索6中的绳索数量为两根(如图1至图7所示)或多于两根。可以理解的是，当平行绳索6中的数量越多，机器人的负载能力越大。平行绳索6中的绳索数量可以根据实际需要进行选择，可以为两根、三根、四根等。
在一些实施例中，当每组平行绳索6中的绳索数量为两根时，则每个绳索连接器201具有与两根绳索的另一端对应相连的两个连接点2011，每组出索滑轮组件5上具有与两根绳索对应相切的两个出索点，每组平行绳索6中，两个连接点2011和两个出索点顺次连接始终构成平行四边形(如图14和图19)。也就是说，在调节平行绳索6在位于出索滑轮组件5与绳索连接器201之间的长度的过程中，两个连接点2011和两个出索点顺次连接始终构成平行四边形，这样可以确保每组平行绳索6内的全部绳索始终处于彼此平行状态，以限制动平台2的除绕动平台2的中心轴线的一维转动之外的其余两个转动自由度，保证动平台2的平稳运行，不会发生动平台2相对于静平台1倾斜的运动。
在一些实施例中，两个连接点2011之间的线段和两个出索点之间的线段呈水平平行或呈竖直平行。也就是说，同一个绳索连接器201上的两个连接点2011之间的线段和一组对应的出索滑轮组件5上的两个出索点之间的线段可以呈水平平行(如图14所示)，其中，水平平行是指同一个绳索连接器201上的两个连接点2011之间的线段和一组出索滑轮组件5上的两个出索点之间的线段均与动平台2或者静平台1平行；或者同一个绳索连接器201上的两个连接点2011之间的线段和对应的一组出索滑轮组件5上的两个出索点之间的线段可以呈竖直平行(如图19所示)，其中，竖直平行是指同一个绳索连接器201上的两个连接点2011之间的线段和一组出索滑轮组件5上的两个出索点之间的线段均与动平台2或者静平台1的侧面垂直。
在一些实施例中，例如如图1至图3所示，当两个连接点2011之间的线段和两个出索点之间的线段呈水平平行时，绳索连接器201有四个，四个绳索连接器201围绕动平台2的中心对称分布，四组平行绳索6的另一端分别一一对应地连接在四个绳索连接器201上。
当两个连接点2011之间的线段和两个出索点之间的线段呈竖直平行时，绳索连接器201有两个或四个，其中，绳索连接器201有两个时，两个绳索连接器201相对于动平台2的中心对称分布(如图20所示)，四组平行绳索6中的其中两组平行绳索6的另一端安装在两个绳索连接器201中的一个绳索连接器201上，四组平行绳索6中的其中另两组平行绳索6的另一端安装在两个绳索连接器201中的另一个绳索连接器201上(如图6和图7所示)。具体的，两个绳索连接器201分别设置在动平台2的两端，设置在动平台2一端的绳索连接器201与动平台2一侧的两组平行绳索6的另一端连接，安装在动平台2另一端的绳索连接器201与动平台2另一侧的两组平行绳索6的另一端连接。
绳索连接器201有四个时，四组平行绳索6的另一端分别一一对应地连接在四个绳索连接器201上，例如如图4、图16和图17所示，四个绳索连接器201呈中心对称固定在动平台2的四个角处，每一个绳索连接器201上均对应地连接有一组平行绳索6的另一端。
在一些实施例中，绳索连接器201通过第一转动副2012与动平台2相连。这样，绳索连接器201就可以随着平行绳索6摆动而发生转动，使平行绳索6始终保持平行状态。
在一些实施例中，每个绳索连接器201具有第一转动副2012，每个绳索连接器201均通过各自的第一转动副2012与动平台2相连；当两个连接点2011之间的线段和两个出索点之间的线段呈水平平行时，两个连接点2011之间的线段与动平台2的平面平行，第一转动副2012的轴线垂直于动平台2的平面(如图1至图3和图5所示)；当两个连接点2011之间的线段和两个出索点之间的线段呈竖直平行时，两个连接点2011之间的线段与动平台2的平面垂直，第一转动副2012的轴线与两个连接点2011之间的线段重合或平行(如图4、图6、图7、图16和图17所示)。
在一些实施例中，当绳索连接器201有四个时，四个绳索连接器201在动平台2上呈分散分布，四个绳索连接器201的第一转动副2012相对于动平台2的中心呈X型对称布置，这样平行绳索6可以更好地驱动和控制动平台2实现三维平动和绕动平台2的中心轴线的一维转动。
在一些实施例中，四个绳索连接器201的转动副的中心点顺次连接构成第一矩形；每组出索滑轮组件5的两个出索点之间的线段具有中点，四个中点顺次连接构成第二矩形，第二矩形与第一矩形不相似。例如如图11至图13、图16至图17所示，四个绳索连接器201的转动副的中心点分别标记为P、Q、M、N，第一矩形即为PQMN，四组出索滑轮组件5的两个出索点之间的线段的中点分别标记为A、B、C、D，即第二矩形即为ABCD，第一矩形PQMN和第二矩形ABCD不相似，这样处于对角位置的平行绳索6作用于动平台2上的合力作用线投影才不会过动平台2中心点，从而才能形成转动力矩使动平台2绕自身的中心轴线进行一维转动。
在一些实施例中，四组平行绳索6在动平台2至静平台1的部分呈非交叉布置，例如如图1、图4至图7和图11所示，位于一个方位处平行绳索6与位于同一方位处绳索连接器201连接。或四组平行绳索6中，其中两组相邻的平行绳索6在动平台2至静平台1的部分呈交叉布置，且其中另两组相邻的平行绳索6在动平台2至静平台1的部分呈交叉布置。例如如图12和图16所示，位于第一矩形PQMN长边一侧的两组平行绳索6相互交叉布置，平行绳索6的另一端连接在对应的绳索连接器201上；或者例如图13和图17所示，位于第一矩形PQMN短边一侧的两组平行绳索6相互交叉布置，平行绳索6的另一端连接在对应的绳索连接器201上。交叉布置的平行绳索6可以有效提高动平台2抵抗外力矩的能力，增强动平台2的使用稳定性，并且可以在一定程度上增加动平台2的工作空间。例如，当利用本发明的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人1000进行物体抓取操作时，抓取中心未在抓取的物体的重心上，此时动平台2在带动物体进行移动时，由于重力作用物体会对动平台2施加一个偏转力矩，可能使动平台2发生倾斜，采用交叉布置的平行绳索6可以更好地抵抗这一类偏转力矩，保证动平台2始终处于平行于静平台1的水平状态。
在一些实施例中，呈交叉布置的两组平行绳索6之间彼此相互不干涉。若呈交叉布置的两组平行绳索6之间彼此相互干涉，则会影响本发明的绳索驱动并联机器人1000的正常运行。为了使呈交叉布置的两组平行绳索6之间彼此相互不干涉，如图12至图13和图16所示，相互交叉的两组平行绳索6中的其中一组平行绳索6中绳索之间的间距为第一绳索间距d1，对应连接的绳索连接器201上的两个连接点2011之间的高度为第一高度h1，相互交叉的两组平行绳索6中的另一组平行绳索6中绳索之间的间距为第二绳索间距d2，对应连接的绳索连接器201上的两个连接点2011之间高度为第二高度h2，其中d1不等于d2，h1不等于h2，从而可以避免平行绳索6彼此之间相互干涉，保证平行绳索6的正常使用。
在一些实施例中，如图5和图15所示，当两个连接点2011之间的线段和两个出索点之间的线段呈水平平行时，四个绳索连接器201中，其中两个绳索连接器201呈上下交叉固定布置且其中两个绳索连接器201共同通过一个第一转动副2012与动平台2相连，其中另两个绳索连接器201呈上下交叉固定布置且其中另两个绳索连接器201共同通过另一个第一转动副2012与动平台2相连，两个第一转动副2012相对于动平台2的中心对称，以使平行绳索6一一对应地与绳索连接器201连接。
在一些实施例中，辅助张紧支链7包括导杆701、第一铰链702、第二铰链703和弹簧704，第一铰链702安装在静平台1的中心处，第二铰链703安装在动平台2上，导杆701的两端分别与第一铰链702和第二铰链703相连，其中，第一铰链702用于使导杆701可以绕第一铰链702的中心实现如图21所示的两个自由度的摆动以及沿着第一铰链702的轴线滑动，第二铰链703用于使导杆701位于动平台2上一端可以进行三个自由度的转动，以使导杆701可以跟随动平台2发生相应运动，弹簧704套设在导杆701上且两端分别抵接在第一铰链702和第二铰链703上，将弹簧704套设在导杆701上使弹簧704在被压缩时始终沿着导杆701发生形变，更加平稳可控；弹簧704两端分别抵接在第一铰链702和第二铰链703上，也就是说，本发明的绳索驱动并联机器人1000在运行过程中，弹簧704始终处于压缩状态，弹簧704会始终地对动平台1施加推力，该推力会与平行绳索6的拉力形成对抗，从而保证平行绳索6始终处于张紧，并使整个机器人形成张拉整体结构，同时，平行绳索6始终处于张紧是保证平行绳索6的驱动和约束能力，且保证平行绳索6始终形成平行四边形的重要条件。具体地，导杆701的直径略小于弹簧704的内径。
在一些实施例中，如图21所示，第一铰链702由万向铰7021和移动副7022组成，由内而外分别为内环7025、中环7026和外环7027，内环7025与中环7026之间为第二转动副7023，中环7026与外环7027之间为第三转动副7024，第三转动副7024的转动轴线与第二转动副7023的转动轴线相互垂直，从而形成万向铰7021，外环7027固定在静平台1的中心孔内，内环7025中心为通孔，导杆701穿过通孔，从而构成移动副7022，导杆701能绕第一铰链702的中心进行两自由度摆动和沿静平台1的中心轴线方向移动，从而使导杆701可以随着动平台2的运动，进行相适应的摆动和沿着通孔滑动，以配合实现动平台2的三维平动和绕动平台2的中心轴线的一维转动。
在一些实施例中，第二铰链703为球副或三个轴线相互正交的第四转动副(如图21所示)，从而使导杆701可以相对于动平台2进行三个自由度的转动，在动平台2进行三维平动和绕动平台2的中心轴线的一维转动时，导杆701可以发生对应的转动以使动平台2始终处于水平状态，不会发生倾斜，使本发明的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人1000在进行抓取运输等操作时更加平稳高效。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (18)

1.一种具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，包括：
静平台；
动平台，所述动平台与所述静平台相对间隔开地设置，所述动平台上安装有绳索连接器；
驱动组件，所述驱动组件有四组，四组所述驱动组件围绕所述静平台的中心分布并安装在所述静平台的一侧面上；
导向滑轮组件，所述导向滑轮组件有四组，四组所述导向滑轮组件围绕所述静平台的中心分布并安装在所述静平台的一侧面上；
出索滑轮组件，所述出索滑轮组件有四组，四组所述出索滑轮组件围绕所述静平台的中心分布并安装在所述静平台的另一侧面上；
平行绳索，所述平行绳索有四组，四组所述平行绳索的一端分别一一对应地连接在四组所述驱动组件上，四组所述平行绳索分别一一对应地依次经过四组所述导向滑轮组件和四组所述出索滑轮组件，四组所述平行绳索的另一端分别连接在对应的所述绳索连接器上；
辅助张紧支链，所述辅助张紧支链的两端分别连接在所述静平台的中心与所述动平台的中心，用于始终张紧四组所述平行绳索；
工作时，四组所述驱动组件分别一一对应地控制四组所述平行绳索，以分别改变四组所述平行绳索在所述出索滑轮组件至所述绳索连接器之间的长度，使所述动平台具有三维平动自由度和绕所述动平台的中心轴线的一维转动自由度。
2.根据权利要求1所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述驱动组件为滚筒驱动组件或滚珠丝杠驱动组件。
3.根据权利要求2所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述滚筒驱动组件包括滚筒安装座、滚筒和第一伺服电机，所述滚筒安装座固定安装在所述静平台上，所述滚筒可转动地支撑在所述滚筒安装座上，所述平行绳索的一端缠绕在所述滚筒上，所述第一伺服电机驱动所述滚筒正反转，以改变所述平行绳索在所述出索滑轮组件至所述绳索连接器之间的长度。
4.根据权利要求2所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述滚珠丝杠驱动组件包括丝杠安装座、丝杠、导轨、滑块单元和第二伺服电机，所述丝杠安装座固定安装在所述静平台上，所述丝杠的两端可转动地支撑在所述丝杠安装座上，所述导轨设置在所述丝杠安装座上且与所述丝杠的延伸方向一致，所述滑块单元设置在所述丝杠上且与所述导轨配合，所述平行绳索的一端固定在所述滑块单元上且所述平行绳索在所述滑块单元至所述导向滑轮组件之间的部分与所述丝杠的延伸方向一致，所述第二伺服电机驱动所述丝杠正反转，以使所述丝杠带动所述滑块单元沿所述丝杠及所述导轨的延伸方向移动，以改变所述平行绳索在所述出索滑轮组件至所述绳索连接器之间的长度。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述平行绳索中的绳索数量为两根或多于两根。
6.根据权利要求5所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，当每组所述平行绳索中的所述绳索数量为两根时，则每个所述绳索连接器具有与两根所述绳索的另一端对应相连的两个连接点，每组所述出索滑轮组件上具有与两根所述绳索对应相切的两个出索点，每组所述平行绳索中，两个所述连接点和两个所述出索点顺次连接始终构成平行四边形。
7.根据权利要求6所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行或呈竖直平行。
8.根据权利要求7所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行时，所述绳索连接器有四个，四个所述绳索连接器围绕所述动平台的中心对称分布，四组所述平行绳索的另一端分别一一对应地连接在四个所述绳索连接器上；当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈竖直平行时，所述绳索连接器有两个或四个，其中，所述绳索连接器有两个时，两个所述绳索连接器相对于所述动平台的中心对称分布，四组所述平行绳索中的其中两组所述平行绳索的另一端安装在两个所述绳索连接器中的一个所述绳索连接器上，四组所述平行绳索中的其中另两组所述平行绳索的另一端安装在两个所述绳索连接器中的另一个所述绳索连接器上，所述绳索连接器有四个时，四组所述平行绳索的另一端分别一一对应地连接在四个所述绳索连接器上。
9.根据权利要求8所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述绳索连接器通过第一转动副与所述动平台相连。
10.根据权利要求9所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，每个所述绳索连接器具有所述第一转动副，每个所述绳索连接器均通过各自的所述第一转动副与所述动平台相连；当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行时，两个所述连接点之间的线段与所述动平台的平面平行，所述第一转动副的轴线垂直于所述动平台的平面；当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈竖直平行时，两个所述连接点之间的线段与所述动平台的平面垂直，所述第一转动副的轴线与两个所述连接点之间的线段重合或平行。
11.根据权利要求10所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，当所述绳索连接器有四个时，四个所述绳索连接器在所述动平台上呈分散分布，四个所述绳索连接器的所述第一转动副相对于所述动平台的中心呈X型对称布置。
12.根据权利要求11所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，四个所述绳索连接器的所述转动副的中心点顺次连接构成第一矩形；每组所述出索滑轮组件的两个所述出索点之间的线段具有中点，四个所述中点顺次连接构成第二矩形，所述第二矩形与所述第一矩形不相似。
13.根据权利要求12所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，四组所述平行绳索在所述动平台至所述静平台的部分呈非交叉布置；或四组所述平行绳索中，其中两组相邻的所述平行绳索在所述动平台至所述静平台的部分呈交叉布置，且其中另两组相邻的所述平行绳索在所述动平台至所述静平台的部分呈交叉布置。
14.根据权利要求13所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，呈交叉布置的两组所述平行绳索之间彼此相互不干涉。
15.根据权利要求9所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，当两个所述连接点之间的线段和两个所述出索点之间的线段呈水平平行时，四个所述绳索连接器中，其中两个所述绳索连接器呈上下交叉固定布置且其中两个所述绳索连接器共同通过一个所述第一转动副与所述动平台相连，其中另两个所述绳索连接器呈上下交叉固定布置且其中另两个所述绳索连接器共同通过另一个所述第一转动副与所述动平台相连，两个所述第一转动副相对于所述动平台的中心对称。
16.根据权利要求1-4中任意一项所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述辅助张紧支链包括第一铰链、第二铰链、导杆和弹簧，所述第一铰链安装在所述静平台的中心处，所述第二铰链安装在所述动平台上，所述导杆的两端分别与所述第一铰链和所述第二铰链相连，所述弹簧套设在所述导杆上且两端分别抵接在所述第一铰链和所述第二铰链上。
17.根据权利要求16所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述第一铰链由万向铰和移动副组成，由内而外分别为内环、中环和外环，所述内环与所述中环之间为第二转动副，所述中环与所述外环之间为第三转动副，所述第三转动副的转动轴线与所述第二转动副的转动轴线相互垂直，从而形成所述万向铰，所述外环固定在所述静平台的中心孔内，所述内环中心为通孔，所述导杆穿过所述通孔，从而构成移动副，所述导杆能绕所述第一铰链的中心进行两自由度摆动和沿所述静平台的中心轴线方向移动。
18.根据权利要求17所述的具有三维平动和一维转动的绳索驱动并联机器人，其特征在于，所述第二铰链为球副或三个轴线相互正交的第四转动副。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004291166A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Toyoda Mach Works Ltd 四自由度パラレルロボット
CN101664924A (zh) * 2009-08-05 2010-03-10 河北工业大学 一种二自由度绳牵引并联机构
CN105364911A (zh) * 2015-11-23 2016-03-02 清华大学 一种上支撑式空间四索超跨度机器人
CN105856191A (zh) * 2016-04-25 2016-08-17 清华大学 索并联驱动的高速多体机构
CN109397262A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 湖南大学 一种索并联机器人的空间多自由度冗余驱动机构
CN110315511A (zh) * 2019-07-23 2019-10-11 清华大学 一种采用被动弹簧张紧的索驱动并联分拣机器人

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004291166A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Toyoda Mach Works Ltd 四自由度パラレルロボット
CN101664924A (zh) * 2009-08-05 2010-03-10 河北工业大学 一种二自由度绳牵引并联机构
CN105364911A (zh) * 2015-11-23 2016-03-02 清华大学 一种上支撑式空间四索超跨度机器人
CN105856191A (zh) * 2016-04-25 2016-08-17 清华大学 索并联驱动的高速多体机构
CN109397262A (zh) * 2018-11-02 2019-03-01 湖南大学 一种索并联机器人的空间多自由度冗余驱动机构
CN110315511A (zh) * 2019-07-23 2019-10-11 清华大学 一种采用被动弹簧张紧的索驱动并联分拣机器人

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