CN118906085A - 一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，包括：固定基座，所述固定基座上设置有基座解耦机构；肩一回转关节，所述肩一回转关节包括肩一转子、肩一定子、第一交叉滚子轴承；肩二俯仰关节，所述肩二俯仰关节包括肩二定子、肩二转子、肩二固定轴、肩二绕线轮、肩二耦合轮；肩三回转关节，所述肩三回转关节包括肩三上定子、肩三转子、肩三绕线轮、第二交叉滚子轴承、肩三回转解耦机构。所述绳驱被动解耦三自由度串联肩关节能够在不增大机械臂活动部分尺寸的前提下，实现对串联多关节绳索的解耦，将肩部及后端关节驱动电机放置于固定基座上，减轻机械臂的重量和惯量，满足敏捷机械臂的灵巧性要求。

Description

一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节

技术领域

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节及其控制方法。

背景技术

绳驱关节的耦合是在前端关节运动时，由于后端关节的绳索通过前端关节，导致绳索的长度发生相应的变化，影响对后端关节的控制。针对绳驱关节的耦合问题，采用解耦机构能够消除前端关节与后端关节间的运动耦合。目前，被动解耦机构大部分仅适用于单回转关节绳索解耦，对于串联多关节结构，需要在每个关节耦合处增加解耦机构，导致机械臂活动部分的尺寸和质量增加，难以满足敏捷机械臂的灵巧性要求。

机械臂三自由度串联肩关节一般采用电机加谐波减速器直连的方式，电机仍然位于机械臂的活动端，关节的惯量和质量大；多自由度并联肩关节虽然将电机放置于基座，但一般关节活动范围小，且有奇异，导致机械臂工作空间减小。

发明内容

本发明提供一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节及其控制方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的技术方案为一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，包括：

固定基座，所述固定基座上设置有基座解耦机构；

肩一回转关节，所述肩一回转关节设置在所述固定基座的上方，所述肩一回转关节包括肩一转子、肩一定子、第一交叉滚子轴承，所述肩一回转关节通过肩一转子和肩一回转轴连接，所述基座解耦机构设置在所述肩一回转关节和所述固定基座之间，所述基座解耦机构通过所述肩一回转轴与所述肩一回转关节连接；

肩二俯仰关节，所述肩二俯仰关节设置在所述肩一回转关节的上方并与所述肩一转子连接，所述肩二俯仰关节包括肩二定子、肩二转子、肩二固定轴、肩二绕线轮、肩二耦合轮，所述肩二定子通过连接件和肩一转子固定连接、所述肩二固定轴和所述肩二定子固连，所述肩二绕线轮固定在肩二转子上，且设置在所述肩二固定轴的两侧；

肩三回转关节，所述肩三回转关节设置在所述肩二俯仰关节上方并与所述肩二转子连接，所述肩三回转关节包括肩三上定子、肩三转子、肩三绕线轮、第二交叉滚子轴承、肩三回转解耦机构，肩三回转轴设置在所述肩三转子内，所述肩三回转解耦机构通过所述肩三回转轴与所述肩三回转关节连接。

进一步，所述三自由度关节上还包括后端关节驱动绳、肩三关节驱动绳、肩二关节耦合绳、肩一关节驱动绳、肩一关节耦合绳和肩二关节驱动绳；

所述肩一关节驱动绳通过所述肩一回转关节连接到所述肩一转子上，所述肩一关节驱动绳用于驱动肩一绕线轮转动；

所述肩一关节耦合绳一端固定在肩一耦合轮，另一端固定在固定基座上；

所述肩二关节耦合绳依次通过所述肩一回转关节、所述基座解耦机构连接到所述固定基座上；

所述肩二关节驱动绳一端连接在基座解耦机构，另一端连接到第二电机绕线轮上；

所述肩三关节驱动绳一端固定在肩三转子，另一端依次通过所述肩二俯仰关节、所述肩一回转关节、所述基座解耦机构连接到第三电机绕线轮上；

所述后端关节驱动绳一端固定在后端活动关节上，另一端依次通过所述肩三回转解耦机构、所述肩二俯仰关节、所述肩一回转关节和所述基座解耦机构连接到所述电机绕线轮上。

进一步，所述肩一绕线轮、肩二绕线轮、肩三绕线轮、后端活动关节由所述肩一关节驱动绳、所述肩二关节驱动绳、所述肩三关节驱动绳和所述后端关节驱动绳共同产生的力矩差所驱动。

进一步，所述肩三转子与第二交叉滚子轴承的内圈连接，所述交叉滚子轴承的外圈与所述肩三上定子连接；

所述肩二耦合轮通过第一深沟球轴承与所述肩二固定轴连接，所述肩二第一绕线轮和肩二第二绕线轮与所述肩二固定轴分别通过第二深沟球轴承连接；

所述肩一转子通过第一交叉滚子轴承内圈与所述固定基座连接，交叉滚子轴承外圈固定在所述固定基座上。

进一步，所述肩三回转关节包括肩三回转轴、主动耦合轮、随动解耦轮组、驱动齿轮、随动齿轮、固定齿轮、随动支架、固定耦合轮、肩三绕线轮、肩三引导滑轮。

所述驱动齿轮、所述随动齿轮和所述固定齿轮构成行星齿轮系，组成差速运动机构；

所述肩三绕线轮通过所述肩三回转轴将运动传递到所述肩三回转解耦机构上，带动驱动齿轮运动所述驱动齿轮和所述肩三回转轴的转速相同，所述随动齿轮分别与所述驱动齿轮和所述固定齿轮啮合，所述固定齿轮与所述肩二俯仰关节固定连接。

进一步，所述基座解耦机构包括基座耦合滑轮、第一基座换向滑轮、第一动滑轮组、第二动滑轮组、肩一耦合轮、肩一回转轴、肩一引导滑轮、直线导轨和滑块。

所述肩一回转关节通过肩一转子与所述肩一回转轴连接，所述肩一耦合轮固定在所述肩一回转轴的输出端，所述肩一回转关节、所述肩一回转轴和所述肩一耦合轮以相同的角速度转动；

所述肩一关节驱动绳的一端固定在肩一驱动绕线轮上，所述肩一关节驱动绳采用同向闭环绕线，所述肩一关节驱动绳的另一端固定在第一电机绕线轮上，所述肩一关节驱动绳由绕线方向相反的开阖线和收缩线组成；

所述肩一关节耦合绳的固定端固定在所述肩一耦合轮上，所述肩一关节耦合绳的活动端依次通过所述第一基座换向滑轮和第一动滑轮组后固定在所述固定基座上，所述肩一关节耦合绳由开阖线和收缩线组成，开阖线和收缩线通过第一基座换向滑轮和第一动滑轮组的绕线方向相反。

进一步，所述肩二关节耦合绳的一端固定在肩二转子上，所述肩二关节耦合绳的开阖线和收缩线反向绕过肩二绕线轮，驱动肩二俯仰关节正反转，所述肩二关节耦合绳的输出端依次通过所述基座耦合滑轮、所述基座换向滑轮、所述第一动滑轮组和所述第二动滑轮组后固定在所述固定基座上；

所述肩二关节驱动绳的一端固定在动滑轮组上，所述肩二关节驱动绳依次通过驱动引导滑轮，所述肩二关节驱动绳以相反方向缠绕到第二电机绕线轮上。

进一步，所述肩三关节驱动绳的一端固定在肩三转子上，所述肩三关节驱动绳依次通过肩三引导滑轮、肩二绕线轮、基座耦合轮、基座换向轮、第一动滑轮组和第二动滑轮组后，绕过驱动引导轮，以相反方向缠绕到第三电机绕线轮上。

进一步，所述后端关节驱动绳的一端固定在后端关节上，所述后端关节驱动绳依次通过后端引导滑轮、主动耦合轮、随动解耦滑轮组、固定耦合轮、肩二绕线轮、基座耦合轮、基座换向轮、第一动滑轮组、第二动滑轮组后，绕过驱动引导轮，所述后端关节驱动绳以相反方向缠绕到第四电机绕线轮上。

进一步，所述第一动滑轮组和第二动滑轮组安装在滑块上，滑块安装在直线导轨上，滑块可以沿直线导轨直线往复运动。所述直线导轨设置在所述固定基座上。

本发明的有益效果是：

所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节本能够在不增大机械臂活动部分尺寸的前提下，实现对串联多关节绳索的解耦，将肩部及后端关节驱动电机放置于固定基座上，减轻机械臂的重量和惯量，满足敏捷机械臂的灵巧性要求。具体为采用了串联回转关节解耦结构，在不增加机械臂活动关节尺寸下，能够完成串联多关节绳索的解耦，将肩部驱动电机后置与在固定基座上，肩部关节活动部分仅有2kg，减小肩关节活动的质量和惯量，简化了三自由度串联肩关节的结构，同时，保留串联关节的设计，使肩关节能够实现较大的活动范围和灵活性，满足敏捷机械臂的灵巧性要求。该绳驱肩关节可以实现对后端关节绳索的解耦，只需要调整解耦轮的数量就可以实现对多个后端关节的机械解耦。

附图说明

图1为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节的整体结构图。

图2为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节的肩二俯仰关节和肩三回转关节的结构图。

图3为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节中肩三回转关节解耦机构的结构图。

图4为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节中肩二俯仰关节中肩三回转关节机构的剖视图.

图5为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节的基座解耦机构的结构图。

图6为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节的基座解耦机构的剖视图。

图7为绳驱被动解耦三自由度串联肩关节的绕线示意图。

附图标记，1、基座解耦机构；2、肩一回转关节；3、肩二俯仰关节；4、肩三回转关节；5、第一电机绕线轮；6、第二电机绕线轮；7、固定基座；8、后端关节驱动绳；9、肩三关节驱动绳；10、肩二关节耦合绳；11、肩一关节耦合绳；12、肩一关节驱动绳；13、肩二关节驱动绳；14、驱动电机；201、肩一转子；202、肩一定子；203、第一交叉滚子轴承；204、肩二定子；205、肩二转子；206、肩二固定轴；207、肩二绕线轮；208、肩三上定子；209、肩三转子；210、肩三绕线轮；211、第二交叉滚子轴承；212、肩三回转解耦机构；213、肩一绕线轮；31、驱动齿轮；32、随动齿轮；33、固定齿轮；34、驱动轴；35、主动耦合轮；36、随动支架；37、随动解耦轮组；38、固定耦合轮；40、肩三引导滑轮；41、后端引导滑轮；51、基座耦合滑轮；52、基座换向滑轮；53、第一动滑轮组；54、第二动滑轮组；55、肩一耦合轮；56、肩一回转轴；57、肩一引导滑轮；58、直线导轨；59、滑块。

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、顶、底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“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参照图1至图7，在一些实施例中，本发明的技术方案为一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，参照图1和图2，所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节包括：

固定基座7，所述固定基座7上设置有基座解耦机构1；

肩一回转关节2，所述肩一回转关节2设置在所述固定基座7的上方，所述肩一回转关节2包括肩一转子201、肩一定子202、第一交叉滚子轴承203，所述肩一回转关节2通过肩一转子201和肩一回转轴56连接，所述基座解耦机构1设置在所述肩一回转关节2和所述固定基座7之间，所述基座解耦机构1通过所述肩一回转轴56与所述肩一回转关节2连接；

肩二俯仰关节3，所述肩二俯仰关节设置在所述肩一回转关节2的上方并与所述肩一转子201连接，所述肩二俯仰关节3包括肩二定子204、肩二转子205、肩二固定轴206、肩二绕线轮207、肩二耦合轮，所述肩二定子204通过连接件和肩一转子201固定连接、所述肩二固定轴206和所述肩二定子204固连，所述肩二绕线轮207固定在肩二转子205上，且设置在所述肩二固定轴206的两侧；

肩三回转关节4，所述肩三回转关节4设置在所述肩二俯仰关节3上方并与所述肩二转子205连接，所述肩三回转关节4包括肩三上定子208、肩三转子209、肩三绕线轮210、第二交叉滚子轴承211、肩三回转解耦机构212，肩三回转轴34设置在所述肩三转子209内，所述肩三回转解耦机构212通过所述肩三回转轴34与所述肩三回转关节4连接。

本发明的有益效果是：

所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节本能够在不增大机械臂活动部分尺寸的前提下，实现对串联多关节绳索的解耦，将肩部及后端关节驱动电机放置于固定基座7上，减轻机械臂的重量和惯量，满足敏捷机械臂的灵巧性要求。具体为采用了串联回转关节解耦结构，在不增加机械臂活动关节尺寸下，能够完成串联多关节绳索的解耦，将肩部驱动电机后置与在固定基座7上，肩部关节活动部分仅有2kg，减小肩关节活动的质量和惯量，简化了三自由度串联肩关节的结构，同时，保留串联关节的设计，使肩关节能够实现较大的活动范围和灵活性，满足敏捷机械臂的灵巧性要求。该绳驱肩关节可以实现对后端关节绳索的解耦，只需要调整解耦轮的数量就可以实现对多个后端关节的机械解耦。

本发明提供一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节机构，能够在不增大机械臂活动部分尺寸的前提下，实现对串联多关节绳索的解耦，将肩部及后端关节驱动电机放置于固定基座7上，减轻机械臂的重量和惯量，满足敏捷机械臂的灵巧性要求。

进一步，参考图3，所述三自由度关节上还包括后端关节驱动绳8、肩三关节驱动绳9、肩二关节耦合绳10、肩一关节驱动绳11、肩一关节耦合绳12和肩二关节驱动绳13；

所述肩一关节驱动绳11通过所述肩一回转关节2连接到所述肩一转子201上，所述肩一关节驱动绳11用于驱动肩一绕线轮213转动；

所述肩二关节耦合绳10依次通过所述肩一回转关节2、所述基座解耦机构1连接到所述固定基座7上；

所述肩二关节驱动绳13一端连接在基座解耦机构1，另一端连接到第二电机绕线轮6上；

所述肩三关节驱动绳9一端固定在肩三转子209，另一端依次通过所述肩二俯仰关节3、所述肩一回转关节2、所述基座解耦机构1连接到所述第三电机绕线轮上；

所述后端关节驱动绳8一端固定在后端活动关节上，另一端依次通过所述肩三回转解耦机构212、所述肩二俯仰关节3、所述肩一回转关节2和所述基座解耦机构1连接到所述电机绕线轮5上。

具体地 ，驱动绳包括开阖绳和收缩绳，所述开阖绳和所述收缩绳分别位于所述关节驱动轮的两边，开阖绳和所述收缩绳缠绕于关节驱动轮，并且所述开阖绳和所述收缩绳在所述关节驱动轮上的缠绕方向相反。

解耦机构能够保证通过解耦机构的绳长保持不变，实现对关节的解耦。

进一步，参考图5、6，所述肩一绕线轮213、肩二绕线轮207、肩三绕线轮210、后端活动关节由所述肩一关节驱动绳11、所述肩二关节驱动绳13、所述肩三关节驱动绳9和所述后端关节驱动绳8共同产生的力矩差所驱动。

进一步，所述肩三转子209与第二交叉滚子轴承211的内圈连接，所述第二交叉滚子轴承211的外圈与所述肩三上定子208连接；

所述肩二耦合轮通过第一深沟球轴承214与所述肩二固定轴206连接，所述肩二第一绕线轮207和肩二第二绕线轮207与所述肩二固定轴206分别通过第二深沟球轴承216连接；

所述肩一转子201通过第一交叉滚子轴承203内圈与所述固定基座7连接，交叉滚子轴承215外圈固定在所述固定基座7上。

进一步，所述肩三回转关节4包括肩三回转轴34、主动耦合轮35、随动解耦轮组37、驱动齿轮31、随动齿轮32、固定齿轮33、随动支架36、固定耦合轮38、肩三绕线轮210、肩三引导滑轮40。

所述驱动齿轮31、所述随动齿轮32和所述固定齿轮33构成行星齿轮系，组成差速运动机构；

所述肩三绕线轮210通过所述肩三回转轴34将运动传递到所述肩三回转解耦机构上，带动驱动齿轮31运动所述驱动齿轮31和所述肩三回转轴34的转速相同，所述随动齿轮32分别与所述驱动齿轮31和所述固定齿轮33啮合，所述固定齿轮33与所述肩二俯仰关节3固定连接。

具体地，肩三活动关节的解耦原理：

开阖线单元的伺服电机转动，开阖线单元牵引开阖线；收缩线单元的伺服电机转动，收缩线单元牵引收缩线；开阖线和收缩线产生相反的位移变化，以在肩三回转关节6产生力矩差，基于力矩差使肩三回转关节6以转速旋转，驱动齿轮31、跟随肩三回转关节6以的速度转动，固定齿轮38角速度为0，因此随动解耦轮组37在啮合关系下，以的速度转动。主动耦合轮35固定在肩三回转轴6上，固定耦合轮38和肩三回转轴6通过轴承连接，随动解耦轮组37固定在随动齿轮32上，以相同的速度转动。后端关节驱动绳14依次通过主动耦合轮35、随动解耦轮组37、固定耦合轮38，通过该解耦机构在回转方向上实现对后端驱动关节绳索的解耦。

进一步，所述基座解耦机构1包括基座耦合滑轮51、第一基座换向滑轮52、第一动滑轮组53、第二动滑轮组54、肩一耦合轮55、肩一回转轴56、肩一引导滑轮57、直线导轨58和滑块59。

所述肩一回转关节2通过肩一转子201与所述肩一回转轴56连接，所述肩一耦合轮55固定在所述肩一回转轴56的输出端，所述肩一回转关节2、所述肩一回转轴56和所述肩一耦合轮55以相同的角速度转动；

所述肩一关节驱动绳11的一端固定在肩一驱动绕线轮213上，所述肩一关节驱动绳11采用同向闭环绕线，所述肩一关节驱动绳11的另一端固定在第一电机绕线轮5上，所述肩一关节驱动绳11由绕线方向相反的开阖线和收缩线组成；

所述肩一关节耦合绳12的固定端固定在所述肩一耦合轮55上，所述肩一关节耦合绳12的活动端依次通过所述第一基座换向滑轮52和第一动滑轮组53后固定在所述固定基座7上，所述肩一关节耦合绳由开阖线和收缩线组成，开阖线和收缩线通过第一基座换向滑轮52和第一动滑轮组53的绕线方向相反。

进一步，所述肩二关节耦合绳10的一端固定在肩二转子205上，所述肩二关节耦合绳10的开阖线和收缩线反向绕过肩二绕线轮207，驱动肩二俯仰关节3正反转，所述肩二关节耦合绳10的输出端依次通过所述基座耦合滑轮51、所述基座换向滑轮52、所述第一动滑轮组53和所述第二动滑轮组54后固定在所述固定基座7上；

所述肩二关节驱动绳13的一端固定在动滑轮组53上，所述肩二关节驱动绳13依次通过驱动引导滑轮58，所述肩二关节驱动绳13以相反方向缠绕到第二电机绕线轮6上。

进一步，所述肩三关节驱动绳13的一端固定在肩三转子209上，所述肩三关节驱动绳13依次通过肩三引导滑轮40、肩二绕线轮207、基座耦合轮51、基座换向轮52、第一动滑轮组53和第二动滑轮组54后，绕过驱动引导轮58，以相反方向缠绕到第三电机绕线轮上。

进一步，所述后端关节驱动绳8的一端固定在后端关节上，所述后端关节驱动绳8依次通过后端引导滑轮41、主动耦合轮35、随动解耦滑轮组37、固定耦合轮38、肩二绕线轮207、基座耦合轮51、基座换向轮52、第一动滑轮组53、第二动滑轮组54后，绕过驱动引导轮58，所述后端关节驱动绳8以相反方向缠绕到第四电机绕线轮5上。

肩一回转关节2的解耦原理：

第一电机绕线轮的伺服电机转动，开阖线单元牵引开阖线；收缩线单元的伺服电机转动，收缩线单元牵引收缩线；开阖线和收缩线产生相反的位移变化，在肩一回转关节2产生力矩差，基于力矩差使肩一回转关节2以转速旋转，肩一耦合轮跟随肩一回转关节2以的速度转动，绳索变化长度为,驱动第一动滑轮组53以的线速度移动，由于解耦绳索在第一动滑轮组53上绕过两段，故绳长变化为，肩二关节耦合绳、肩三驱动绳、后端关节驱动绳通过基座耦合滑轮和第一动滑轮组53，与肩一解耦绳有相同的运动状态，使肩二解耦绳、肩三驱动绳、后端关节驱动绳在关节运动过程中绳长保持不变。通过该基座解耦机构实现在回转方向上对各关节驱动绳索的解耦。

肩二俯仰关节的解耦原理：

第二电机绕线轮6的伺服电机转动，开阖线单元牵引开阖线；收缩线单元的伺服电机转动，收缩线单元牵引收缩线；开阖线和收缩线产生相反的位移变化，在第二滑轮组产生拉力差，基于拉力差驱动第二滑轮以v的速度移动。第二滑轮组直线移动使肩二耦合绳产生相反的位移变化，在肩二回转关节产生力矩差，基于力矩差使肩二回转关节以转速旋转，由于肩二耦合绳索在第二动滑轮组54上绕过一段，故绳索长度变化为，肩二耦合绳索变化为，绳长变化相等，故满足。r为肩二的绕线轮半径，由于肩三关节驱动绳、后端关节驱动绳索在第二动滑轮组54上绕过两段，故绳长变化为，肩三关节驱动绳、后端关节驱动在肩2绕线轮的绳长变化为， 肩二解耦绳、肩三驱动绳、后端关节驱动绳通过基座耦合滑轮和第一动滑轮组53，与肩二解耦绳有相同的运动状态，使肩二解耦绳、肩三驱动绳、后端关节驱动绳在关节运动过程中绳长保持不变。通过该基座解耦机构实现在回转方向上对各关节驱动绳索的解耦。第一滑轮和第二滑轮通过螺钉固定在导轨滑块上，直线导轨58固定在基座上，导轨滑块能够沿导轨往复运动。

进一步，所述第一动滑轮组53和第二动滑轮组54安装在滑块59上，滑块59安装在直线导轨58上，滑块59可以沿直线导轨58直线往复运动。所述直线导轨58设置在所述固定基座7上。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，包括：

固定基座（7），所述固定基座（7）上设置有基座解耦机构（1）；

肩一回转关节（2），所述肩一回转关节（2）设置在所述固定基座（7）的上方，所述肩一回转关节（2）包括肩一转子（201）、肩一定子（202）、第一交叉滚子轴承（203），所述肩一回转关节（2）通过肩一转子（201）和肩一回转轴（56）连接，所述基座解耦机构（1）设置在所述肩一回转关节（2）和所述固定基座（7）之间，所述基座解耦机构（1）通过所述肩一回转轴（56）与所述肩一回转关节（2）连接；

肩二俯仰关节（3），所述肩二俯仰关节设置在所述肩一回转关节（2）的上方并与所述肩一转子（201）连接，所述肩二俯仰关节（3）包括肩二定子（204）、肩二转子（205）、肩二固定轴（206）、肩二绕线轮(207)、肩二耦合轮，所述肩二定子（204）通过连接件和肩一转子(201)固定连接、所述肩二固定轴（206）和所述肩二定子（204）固连，所述肩二绕线轮(207)固定在肩二转子（205）上，且设置在所述肩二固定轴（206）的两侧；

肩三回转关节（4），所述肩三回转关节（4）设置在所述肩二俯仰关节（3）上方并与所述肩二转子（205）连接，所述肩三回转关节（4）包括肩三上定子（208）、肩三转子（209）、肩三绕线轮（210）、第二交叉滚子轴承（211）、肩三回转解耦机构（212），肩三回转轴（34）设置在所述肩三转子（209）内，所述肩三回转解耦机构（212）通过所述肩三回转轴（34）与所述肩三回转关节（4）连接。

2.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述三自由度关节上还包括后端关节驱动绳（8）、肩三关节驱动绳（9）、肩二关节耦合绳（10）、肩一关节驱动绳（11）、肩一关节耦合绳（12）和肩二关节驱动绳（13）；

所述肩一关节驱动绳（11）通过所述肩一回转关节（2）连接到所述肩一转子(201)上，所述肩一关节驱动绳（11）用于驱动肩一绕线轮（213）转动；

所述肩一关节耦合绳（12）一端固定在肩一耦合轮（55），另一端固定在固定基座（7）上；

所述肩二关节耦合绳（10）依次通过所述肩一回转关节（2）、所述基座解耦机构（1）连接到所述固定基座（7）上；

所述肩二关节驱动绳（13）一端连接在基座解耦机构（1），另一端连接到第二电机绕线轮（6）上；

所述肩三关节驱动绳（9）一端固定在肩三转子（209），另一端依次通过所述肩二俯仰关节（3）、所述肩一回转关节（2）、所述基座解耦机构（1）连接到第三电机绕线轮上；

所述后端关节驱动绳（8）一端固定在后端活动关节上，另一端依次通过所述肩三回转解耦机构（212）、所述肩二俯仰关节（3）、所述肩一回转关节（2）和所述基座解耦机构（1）连接到所述电机绕线轮（5）上。

3.根据权利要求2所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述肩一绕线轮（213）、肩二绕线轮（207）、肩三绕线轮（210）、后端活动关节由所述肩一关节驱动绳（11）、所述肩二关节驱动绳（13）、所述肩三关节驱动绳（9）和所述后端关节驱动绳（8）共同产生的力矩差所驱动。

4.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述肩三转子（209）与第二交叉滚子轴承(211)的内圈连接，所述第二交叉滚子轴承(211)的外圈与所述肩三上定子（208）连接；

所述肩二耦合轮通过第一深沟球轴承（214）与所述肩二固定轴（206）连接，所述肩二第一绕线轮（207）和肩二第二绕线轮（207）与所述肩二固定轴（206）分别通过第二深沟球轴承（216）连接；

所述肩一转子（201）通过第一交叉滚子轴承（203）内圈与所述固定基座（7）连接，交叉滚子轴承（215）外圈固定在所述固定基座（7）上。

5.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述肩三回转关节（4）包括肩三回转轴（34）、主动耦合轮（35）、随动解耦轮组（37）、驱动齿轮（31）、随动齿轮（32）、固定齿轮（33）、随动支架（36）、固定耦合轮（38）、肩三绕线轮（210）、肩三引导滑轮（40）、后端引导滑轮（41）；

所述驱动齿轮（31）、所述随动齿轮（32）和所述固定齿轮（33）构成行星齿轮系，组成差速运动机构；

所述肩三绕线轮（210）通过所述肩三回转轴（34）将运动传递到所述肩三回转解耦机构上，带动驱动齿轮（31）运动所述驱动齿轮（31）和所述肩三回转轴（34）的转速相同，所述随动齿轮（32）分别与所述驱动齿轮（31）和所述固定齿轮（33）啮合，所述固定齿轮（33）与所述肩二俯仰关节（3）固定连接。

6.根据权利要求2所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述基座解耦机构（1）包括基座耦合滑轮（51）、第一基座换向滑轮（52）、第一动滑轮组（53）、第二动滑轮组（54）、肩一耦合轮（55）、肩一回转轴（56）、肩一引导滑轮（57）、直线导轨（58）和滑块（59）；

所述肩一回转关节（2）通过肩一转子（201）与所述肩一回转轴（56）连接，所述肩一耦合轮（55）固定在所述肩一回转轴（56）的输出端，所述肩一回转关节（2）、所述肩一回转轴（56）和所述肩一耦合轮（55）以相同的角速度转动；

所述肩一关节驱动绳（11）的一端固定在肩一驱动绕线轮（213）上，所述肩一关节驱动绳（11）采用同向闭环绕线，所述肩一关节驱动绳（11）的另一端固定在第一电机绕线轮（5）上，所述肩一关节驱动绳（11）由绕线方向相反的开阖线和收缩线组成；

所述肩一关节耦合绳（12）的固定端固定在所述肩一耦合轮（55）上，所述肩一关节耦合绳（12）的活动端依次通过所述第一基座换向滑轮（52）和第一动滑轮组（53）后固定在所述固定基座（7）上，所述肩一关节耦合绳由开阖线和收缩线组成，开阖线和收缩线通过第一基座换向滑轮（52）和第一动滑轮组（53）的绕线方向相反。

7.根据权利要求6所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述肩二关节耦合绳（10）的一端固定在肩二转子（205）上，所述肩二关节耦合绳（10）的开阖线和收缩线反向绕过肩二绕线轮（207），驱动肩二俯仰关节（3）正反转，所述肩二关节耦合绳（10）的输出端依次通过所述基座耦合滑轮（51）、所述基座换向滑轮（52）、所述第一动滑轮组（53）和所述第二动滑轮组（54）后固定在所述固定基座（7）上；

所述肩二关节驱动绳（13）的一端固定在动滑轮组（53）上，所述肩二关节驱动绳（13）依次通过驱动引导滑轮（58），所述肩二关节驱动绳（13）以相反方向缠绕到第二电机绕线轮(6)上。

8.根据权利要求6所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述肩三关节驱动绳（13）的一端固定在肩三转子（209）上，所述肩三关节驱动绳（13）依次通过肩三引导滑轮（40）、肩二绕线轮（207）、基座耦合轮（51）、基座换向轮（52）、第一动滑轮组（53）和第二动滑轮组（54）后，绕过驱动引导轮（58），以相反方向缠绕到第三电机绕线轮上。

9.根据权利要求6所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

所述后端关节驱动绳（8）的一端固定在后端关节上，所述后端关节驱动绳（8）依次通过后端引导滑轮（41）、主动耦合轮（35）、随动解耦滑轮组（37）、固定耦合轮（38）、肩二绕线轮（207）、基座耦合轮（51）、基座换向轮（52）、第一动滑轮组（53）、第二动滑轮组（54）后，绕过驱动引导轮（58），所述后端关节驱动绳（8）以相反方向缠绕到第四电机绕线轮（5）上。

10.根据权利要求1所述的绳驱被动解耦三自由度串联肩关节，其特征在于，

第一动滑轮组（53）和第二动滑轮组（54）安装在滑块（59）上，滑块（59）安装在直线导轨（58）上，滑块（59）可以沿直线导轨（58）直线往复运动，所述直线导轨（58）设置在所述固定基座（7）上。