CN218082703U - 一种水下绳驱多关节柔性机械臂 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水下绳驱多关节柔性机械臂，包括多个关节筒，关节筒的两端分别安装有一个布绳盘，相邻的两个关节筒通过万向节连接；每个关节筒通过三个驱动绳控制其位姿，三个驱动绳均与该关节筒前端的布绳盘连接，连接点在布绳盘上沿圆周方向均匀布置。本实用新型结构简单，灵活度高；每个关节筒均由三根驱动绳驱动，驱动绳在布绳盘上的过绳孔上成120°分布，每根绳索由一个驱动单元控制器其伸缩，从而实现每个关节在垂直与关节筒轴线上的偏转和俯仰两个自由度的运动，进而实现机械臂末端位姿和机械臂本体位姿的精确控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及水下资源开发技术领域，尤其涉及水下绳驱多关节柔性机械臂。
背景技术
海洋蕴藏着丰富生物、矿产、石油、天然气等资源. 水下机器人已经成为开发海洋资源和认识海洋的重要工具。传统的刚性水下机械手的设计通常采用刚性关节与连杆机构，传动效率低，转动惯量大，实现精确位置控制困难，且自由度数有限，灵活性不高，没法满足水下机械手在空间复杂、狭窄等工况下的作业要求。
且在先技术中，机械臂关节处使用电机及齿轮减速箱等传动零件传递动力，这种驱动装置与机械臂装配在一起的结构不紧凑。通过电机作为关节的驱动单元安装在关节上增加了机械臂的自重，传动效率低。由于水下刚性机械手每个关节都需要电机及齿轮减速装置驱动，增加了防水模块，使得机械手结构复杂，易损坏，不便于大量推广使。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种结构简单的水下绳驱多关节柔性机械臂，有效的解决了现有技术中灵活性不高、传动效率低、结构复杂的问题。
本实用新型的技术方案为一种水下绳驱多关节柔性机械臂，其特征在于：包括多个关节筒，关节筒的两端分别安装有一个布绳盘，相邻的两个关节筒通过万向节连接；每个关节筒通过三个驱动绳控制其位姿，三个驱动绳均与该关节筒前端的布绳盘连接，连接点在布绳盘上沿圆周方向均匀布置。
进一步的,关节筒为圆筒结构，其侧壁上设有多个椭圆形通孔；关节筒端部设有定位止口Ⅰ，定位止口Ⅰ上设有多个螺纹孔，布绳盘上设有定位止口Ⅱ，定位止口Ⅱ与定位止口Ⅰ配合；定位止口Ⅱ的侧壁上设有4个螺钉孔，布绳盘通过螺钉与关节筒连接。
进一步的,所述的布绳盘上设有多个过绳孔，用于驱动绳穿过。
进一步的,所述万向节包括两组连接耳和一环形的连接套，两组连接耳分别安装在相邻的两关节筒相对端，每组连接耳包括两个平行设置的连接耳，连接耳上设有通孔，每组两连接耳的通孔同轴；所述的连接套侧壁上设有4个连接孔，4个连接孔在连接套上沿圆周方向均匀布置，连接孔的轴线沿着连接套半径方向设置；所述的一组连接耳的通孔分别通过轴套连接连接套上一对角线上的两个连接孔，另一组连接耳的通孔分别通过轴套连接连接套上另一对角线上的两个连接孔。
进一步的, 过绳孔为阶梯孔，驱动绳的末端设有卡头，卡头能被过绳孔的小直径处卡住，实现驱动绳与相对应的布绳盘连接。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型结构简单，灵活度高；每个关节筒均由三根驱动绳驱动，驱动绳在布绳盘上的过绳孔上成120°分布，每根绳索由一个驱动单元控制器其伸缩，从而实现每个关节在垂直与关节筒轴线上的偏转和俯仰两个自由度的运动，进而实现机械臂末端位姿和机械臂本体位姿的精确控制，传动效率高。
附图说明
图1是本实用新型的总体示意图。
图2是本实用新型的驱动绳穿过布绳盘的结构示意图。
图3是本实用新型的万向节的结构示意图。
图4是本实用新型的万向节的爆炸图。
图5是本实用新型的布绳盘结构示意图。
图6是本实用新型的连接耳的结构示意图。
图7是本实用新型的关节筒的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的说明。
如图1-7所示，本实用新型包括多个关节筒2000。如图7所示，所述的关节筒2000为圆筒结构，其侧壁上设有四个椭圆形通孔2100；四个椭圆形通孔2100沿圆周方向均匀布置。关节筒端部设有定位止口Ⅰ2200，定位止口Ⅰ2200上设有四个螺纹孔2300，四个螺纹孔2300沿圆周方向均匀布置。
关节筒2000的两端分别安装有一个布绳盘1100，如图5所示，布绳盘1100上设有定位止口Ⅱ1140，定位止口Ⅱ1140与定位止口Ⅰ2200配合。定位止口Ⅱ1140的侧壁上设有4个螺钉孔1110，布绳盘1100通过四个螺钉与关节筒2000连接。
相邻的两个关节筒2000通过万向节连接。如图4-6所示，所述的万向节包括两组连接耳1300和一环形的连接套1400，两组连接耳1300分别安装在相邻的两关节筒2000的相对端，每组连接耳1300包括两个平行设置的连接耳，连接耳上设有通孔1310及两个螺钉孔1320，每组两连接耳的通孔1310同轴；连接耳1300设有两个螺钉孔1320，并通过两个螺钉安装在相对应的关节筒2000上。所述的连接套1400侧壁上设有4个连接孔1410，4个连接孔1410在连接套1400上沿圆周方向均匀布置，连接孔1410的轴线沿着连接套半径方向设置。所述的一组连接耳1300的通孔1310分别通过轴套连接连接套1500上一对角线上的两个连接孔，另一组连接耳的通孔分别通过轴套连接连接套1500上另一对角线上的两个连接孔。连接套1500内设有螺钉1600和螺母1700，螺钉1600和螺母1700螺接，螺钉1600和螺母1700相背端设有凸缘，用于连接套1500相对于连接耳1300轴向定位。
每个关节筒2000通过三个驱动绳3000控制其位姿，三个驱动绳3000均与该关节筒2000前端的布绳盘连接，连接点在布绳盘上沿圆周方向均匀布置。所述的布绳盘1100上设有多个过绳孔1120，用于驱动绳3000穿过。过绳孔1120为阶梯孔，驱动绳3000的末端设有卡头，卡头能被过绳孔的小直径处卡住，实现驱动绳3000与相对应的布绳盘1100连接。
传统机械臂的驱动电机安装在机械臂的关节处，导致机械臂重量大，运动时需克服自身重量。本实用新型的机械臂的驱动电机集中安装在机械臂的底部，减轻了臂上的重量。而且,本实用新型的驱动单元通过绳索驱动机械臂各个关节运动，不需要克服电机等装置自重所带来的额外负载，驱动力可全部用于机械臂运动，传动效率得到有效提升。
Claims (5)
1.一种水下绳驱多关节柔性机械臂，其特征在于：包括多个关节筒，关节筒的两端分别安装有一个布绳盘，相邻的两个关节筒通过万向节连接；每个关节筒通过三个驱动绳控制其位姿，三个驱动绳均与该关节筒前端的布绳盘连接，连接点在布绳盘上沿圆周方向均匀布置。
2.根据权利要求1所述的水下绳驱多关节柔性机械臂，其特征在于：关节筒为圆筒结构，其侧壁上设有多个椭圆形通孔；关节筒端部设有定位止口Ⅰ，定位止口Ⅰ上设有多个螺纹孔，布绳盘上设有定位止口Ⅱ，定位止口Ⅱ与定位止口Ⅰ配合；定位止口Ⅱ的侧壁上设有4个螺钉孔，布绳盘通过螺钉与关节筒连接。
3.根据权利要求1所述的水下绳驱多关节柔性机械臂，其特征在于：所述的布绳盘上设有多个过绳孔，用于驱动绳穿过。
4.根据权利要求1所述的水下绳驱多关节柔性机械臂，其特征在于：所述万向节包括两组连接耳和一环形的连接套，两组连接耳分别安装在相邻的两关节筒相对端，每组连接耳包括两个平行设置的连接耳，连接耳上设有通孔，每组两连接耳的通孔同轴；所述的连接套侧壁上设有4个连接孔，4个连接孔在连接套上沿圆周方向均匀布置，连接孔的轴线沿着连接套半径方向设置；所述的一组连接耳的通孔分别通过轴套连接连接套上一对角线上的两个连接孔，另一组连接耳的通孔分别通过轴套连接连接套上另一对角线上的两个连接孔。
5.根据权利要求3所述的水下绳驱多关节柔性机械臂，其特征在于：所述的过绳孔为阶梯孔，驱动绳的末端设有卡头，卡头能被过绳孔的小直径处卡住，实现驱动绳与相对应的布绳盘连接。
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2022
- 2022-08-31 CN CN202222302164.2U patent/CN218082703U/zh active Active
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