CN114833813A - 一种针对超冗余机械臂的通用型测力驱动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种测力驱动装置，涉及驱动装置领域，其包括结构框架和多组单驱动模块，结构框架包括前支撑板、后支撑板，前支撑板的中轴线和后支撑板的中轴线重合；各单驱动模块分别绕结构框架的中轴线均匀排列；单驱动模块包括丝杆、直线导轨、直线导轨支撑钢板、力传感器和穿线螺母；直线导轨支撑钢板与直线导轨连接；丝杆穿过丝杆螺母座，直线导轨滑块穿过直线导轨，丝杆螺母和直线导轨滑块与丝杆螺母座连接。本发明提供的测力驱动装置提高了通用性以及拆装使用的便利性，可快拆单驱动模块，可测量各类超冗余机械臂，可实时监测驱动绳绳中力的结构。
Description
技术领域
本发明涉及驱动装置领域，尤其涉及一种针对超冗余机械臂的通用型测力驱动装置。
背景技术
超冗余机械臂在运动过程中的姿态与各关节臂体的绳中力以及驱动绳的固有特性息息相关，所以对于研究蛇臂在运动过程中驱动绳特性极为重要。
在超冗余机器人设备中，驱动绳是直接与驱动单元连接，测力装置是用于对各类型超冗余度机械臂而进行绳中力的检测的装置，通常的超冗余机器人的驱动装置不能满足各类型超冗余机械臂的通用性和快拆性的要求。
现有技术中针对超冗余度机械臂的驱动装置，均为针对特定环境需求使用的机械臂驱动装置，由于空间体积限制，同时为了尽可能减小驱动绳输出时与扩线机构的干摩擦，一般需要将驱动绳依据机械臂需求直接内置于框架结构内侧，来尽可能减小驱动绳与扩线机构之间夹角，从而来减小驱动绳的摩擦。这种驱动装置需要排布紧凑，驱动绳的输出范围受限；单驱动模块单独拆卸困难；驱动绳在框架结构内侧，不易更换；对于不同类别机械臂的可替换性较差。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是如何提高驱动装置的通用性以及拆装使用的便利性。
为实现上述目的，本发明提供了一种测力驱动装置，包括结构框架和多组单驱动模块，所述结构框架包括前支撑板、后支撑板，所述前支撑板的中轴线和所述后支撑板的中轴线重合；各所述单驱动模块分别绕所述结构框架的中轴线均匀排列。
进一步地，所述单驱动模块包括丝杆、直线导轨、直线导轨支撑钢板、力传感器和穿线螺母；直线导轨支撑钢板与直线导轨连接；丝杆穿过丝杆螺母座，直线导轨滑块穿过直线导轨，丝杆螺母和直线导轨滑块与丝杆螺母座连接。
进一步地，所述丝杆的一端通过电机支撑座、卡簧、轴承、锁紧螺母、联轴器与对应的电机连接，电机支撑座固定于后支撑板上；丝杆的另一端通过轴承与前支撑板连接。
进一步地，所述力传感器的一端锁紧于丝杆螺母座，另一端与穿线螺母连接。
进一步地，所述所述驱动绳的一端穿过并卡于穿线螺母内，另一端通过固定滑轮换向输出。
进一步地，其中两个固定滑轮分别固定于滑轮支撑板固定座的一端和滑轮支撑板的一端。
进一步地，所述滑轮支撑板固定座固定于前支撑板随单驱动模块围绕结构框架中轴线均布。
进一步地，所述滑轮支撑板固定于滑轮支撑板固定座的非滑轮端。
进一步地，每根驱动绳的输出位置可根据被测的各类超冗余机械臂需求进行单独或整体调节。
进一步地，每根驱动绳外置于驱动装置外侧。
技术效果：本发明提供的测力驱动装置，通过可便捷更换驱动绳，可快拆单驱动模块，可测量各类超冗余机械臂，可实时监测驱动绳绳中力的结构，何提高驱动装置的通用性以及拆装使用的便利性。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明实施例中针对超冗余机械臂的通用型测力驱动装置的结构示意图；
图2是单驱动模块的结构示意图；
图3是沿图2中A-A线的剖视图；
图4是图2中B处的放大图；
图5是图2中C处的放大图。
附图标记
1-驱动绳；2-导绳筒；3-导绳筒工装板；4-工装支撑板；5-支撑垫块；6-结构框架；6.1-前支撑板；6.2-后支撑板；7-单驱动模块；7.1-绕线滑轮a；7.2-绕线滑轮a防脱罩；7.3-可调节绕线滑轮a支撑板；7.4-滑轮支撑板固定座；7.5-绕线滑轮b；7.6-绕线滑轮b防脱罩；7.7-丝杆螺母；7.8-穿线螺母；7.9-力传感器；7.10-丝杆螺母座；7.11-直线导轨滑块；7.12-直线导轨；7.13-直线导轨支撑钢板；7.14-丝杆；7.15-电机支撑座；7.16-卡簧；7.17-轴承；7.18-锁紧螺母；7.19-联轴器；8-电机。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。
如图1至图5所示，本申请的实施例提供了一种针对超冗余机械臂的通用型测力驱动装置，其单驱动模块7沿结构框架6的中轴线均布，并位于前支撑板6.1与后支撑板6.2之间，每个单驱动模块7的前端的绕线滑轮支撑板可根据所需调整驱动绳1的输出圆直径以满足不同类别的超冗余度机械臂需求。前端导绳筒工装板3为可拆式，根据不同直径机械臂的需求适配，安装固定于工装支撑板4上，提高可拆性和可替换性。工装支撑板4通过支撑垫块5整体固定于结构框架6上。电机8为每个单驱动模块7提供动力源，实现驱动绳1的直线运动。
丝杆螺母7.7与滚珠丝杠7.14配合将回转运动转化为丝杆螺母座7.10的直线运动。直线运动过程中，为保证机构的稳定性，增加直线导轨滑块7.11与直线导轨7.12以及直线导轨支撑钢板7.13的配合，用来支撑和引导丝杆螺母座7.10沿着丝杠7.14轴向方向做往复直线运动。驱动绳1扣紧于穿线螺母7.8内。力传感器7.9两端为外螺牙，利用螺牙与穿线螺母7.8和丝杆螺母座7.10固定，丝杆螺母座7.10带动驱动绳1沿着丝杆7.14轴向方向做往复直线运动。绕线滑轮a7.1与绕线滑轮b7.5固定于滑轮支撑板固定座7.4的两端，驱动绳1绕绕线滑轮b7.5与绕线滑轮a7.1的两侧，实现驱动绳1运动的换向。同时，为防止驱动绳1滑动过程中脱线情况的发生，在两个滑轮侧安装绕线滑轮a防脱罩7.2和绕线滑轮b防脱罩7.6。两个可调节绕线滑轮a支撑板7.3对称固定于滑轮支撑板固定座7.4非滑轮端两侧，可调节绕线滑轮a支撑板7.3上布有多列定位孔，可与滑轮支撑板7.4进行配合调节驱动绳1输出位置。滑轮支撑板7.4固定座在前支撑板6.1上成阶梯式排布，可缩小驱动绳1输出直径，节约排布空间。驱动绳1的输出端通过可调节绕线滑轮a支撑板7.3和滑轮支撑板7.4进行换向，且不受限于动力源的位置。电机8固定于电机支撑座7.15一端，通过卡簧7.16、轴承7.17、锁紧螺母7.18和联轴器7.19与丝杆7.145的一端直连。电机8通过单驱动模块实现驱动绳1的运动，实时监测力传感器7.9数据，得到超冗余机械臂运动过程中各驱动绳绳中力的实时变化情况。
每根驱动绳1外置于驱动装置外侧，依据超冗余机械臂需求，便于更换不同类别驱动绳1。
综上，本实施例提供的测力驱动装置，通过可便捷更换驱动绳，可快拆单驱动模块，可测量各类超冗余机械臂，可实时监测驱动绳绳中力的结构，何提高驱动装置的通用性以及拆装使用的便利性。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种测力驱动装置，其特征在于，包括结构框架和多组单驱动模块，所述结构框架包括前支撑板、后支撑板，所述前支撑板的中轴线和所述后支撑板的中轴线重合；各所述单驱动模块分别绕所述结构框架的中轴线均匀排列。
2.如权利要求1所述的，其特征在于，所述单驱动模块包括丝杆、直线导轨、直线导轨支撑钢板、力传感器和穿线螺母；直线导轨支撑钢板与直线导轨连接；丝杆穿过丝杆螺母座，直线导轨滑块穿过直线导轨，丝杆螺母和直线导轨滑块与丝杆螺母座连接。
3.如权利要求2所述的，其特征在于，所述丝杆的一端通过电机支撑座、卡簧、轴承、锁紧螺母、联轴器与对应的电机连接，电机支撑座固定于后支撑板上；丝杆的另一端通过轴承与前支撑板连接。
4.如权利要求3所述的，其特征在于，所述力传感器的一端锁紧于丝杆螺母座，另一端与穿线螺母连接。
5.如权利要求4所述的，其特征在于，所述所述驱动绳的一端穿过并卡于穿线螺母内，另一端通过固定滑轮换向输出。
6.如权利要求4所述的，其特征在于，其中两个固定滑轮分别固定于滑轮支撑板固定座的一端和滑轮支撑板的一端。
7.如权利要求4所述的，其特征在于，所述滑轮支撑板固定座固定于前支撑板随单驱动模块围绕结构框架中轴线均布。
8.如权利要求4所述的，其特征在于，所述滑轮支撑板固定于滑轮支撑板固定座的非滑轮端。
9.如权利要求4所述的，其特征在于，每根驱动绳的输出位置可根据被测的各类超冗余机械臂需求进行单独或整体调节。
10.如权力要求4所述的，其特征在于，每根驱动绳外置于驱动装置外侧。
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