CN221211737U - 一种绳驱柔性机械臂驱动机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种绳驱柔性机械臂驱动机构，属于机械臂技术领域。一种绳驱柔性机械臂驱动机构，包括底座，所述底座包括框架和安装在框架上的顶座板以及侧座板，其特殊之处在于，所述顶座板上安装绳驱柔机械臂骨架，所述绳驱柔机械臂骨架由多节关节组件组成；侧座板上安装绳驱装置组，每个绳驱装置组包括至少个绳驱装置；每个关节组件连接一个绳驱装置；绳驱装置到绳驱柔机械臂骨架之间的绳索上套装保护套。

Description

一种绳驱柔性机械臂驱动机构

技术领域

本实用新型涉及一种绳驱柔性机械臂驱动机构，属于机械臂技术领域。

背景技术

绳驱柔性机械臂利用轻质绳索驱动一系列串联关节，通过各个关节间的相互转动，实现机械臂的弯曲。绳驱柔性机械臂具有自由度多、灵巧性强的优点，对复杂、非结构化环境具有很强的适应能力，在医疗健康、航空航天等领域有重要应用。相较于传统刚性机械臂，其更高的灵活性也就意味着需要更多的调试和改装，如何方便快捷的对其驱动装置进行调试成为促进该类型机械臂发展的一个重要问题。且因其绳索驱动的特殊性，如何更加高效快捷地避免安装或者运行过程中绳索的缠绕现象。也显得尤为重要。

目前较为常见的绳驱柔性机械臂其各个绳索驱动装置多为一体化结构，对其调试和改装并不方便，且驱动绳在一些运行或者调试过程中有可能出现驱动绳发生缠绕的情况。

实用新型内容

为了能够提供一种活动灵活且驱动不易缠绕的绳驱柔性机械臂驱动机构，提供一种绳驱柔性机械臂驱动机构。

本实用新型是通过如下的技术方案，解决上述技术问题：

一种绳驱柔性机械臂驱动机构，包括底座，所述底座包括框架和安装在框架上的顶座板以及侧座板，其特殊之处在于，所述顶座板上安装绳驱柔机械臂骨架，所述绳驱柔机械臂骨架由多节关节组件组成；侧座板上安装绳驱装置组，每个绳驱装置组包括至少个绳驱装置；每个关节组件连接一个绳驱装置；绳驱装置到绳驱柔机械臂骨架之间的绳索上套装保护套；

所述关节组件包括下关节座、上关节座、关节连杆以及十字关节件，下关节座和上关节座具有相同的结构，所述下关节座包括关节座底板，关节座底座上设置有一对关节耳板，关节底座板的周边设置有绳索通过穿绳孔；所述十字关节件包括十字本体，十字本体的展臂端部转动安装在耳板上；关节连杆安装在上关节座的板面上。

上述技术方案的优点是：绳驱柔性机械臂由绳驱柔机械臂骨架和驱动部分组成。绳驱柔性机械臂骨架由关节和关节连杆组合而成，关节连杆采用钢性连杆。绳驱柔性机械臂驱动部分由步进电机、导轨、滑块等组成。

柔性机械臂骨架安装在驱动部分的顶座板上，驱动线缆穿过各关节的穿绳孔，经束线机构固定在滑轨的滑块上。通过步进电机的正反转带动滑块上下运动进而实现驱动线缆的回收与释放，进而带动二自由度关节发生偏转，实现绳驱柔性机械臂的运动。

在上述技术方案的基础上，本申请对上述技术方案，做出如下的完善及改进：

进一步，所述十字本体的展臂端部安装转轴，转轴通过轴向安装的螺杆固定在十字本体的展臂上，转轴上套装有连接外套和连接内套。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：连接外套和连接内套与转轴形成转动连接结构，提高机械臂转动的灵活性。

进一步，所述转轴设置有轴环。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：轴环用于提高转轴和连接外套与连接内套之间连接的稳定性，避免脱落。

进一步，所述转轴与十字本体的展臂连接的端部均设置有对接的嵌口。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：嵌口的作用是形成转轴与展臂之间连接的紧密型，同时，嵌口部分相互咬合对接，这样提高展臂对转轴的受力。

进一步，所述连接内套中与下关节座的耳板之间设置有定位杆。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：定位杆将连接内套固定，使连接内套和下关节座连接为一体。

进一步，所述绳驱装置包括导轨，导轨安装在导轨座板上，导轨座板两端安装支撑板，螺纹杆两端转动安装在支撑板上，螺纹杆的驱动端与步进电机连接，滑块滑动滑轨上，且滑块与螺纹杆螺纹连接；滑块上安装束线装置；绳索的端部安装在绳驱装置上。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：通过外部的电机和传动系统来控制机械臂的运动，从而提供所需的位置、速度和力量控制。这种设计提供了更大的灵活性，易于维护和升级，并降低了机械臂自身的重量，使其更适用于各种应用领域。

进一步，所述导轨的侧方安装光电传感器，滑块侧方安装挡光板。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：通过光电传感器感应滑块的动作，便于系统进行控制。

进一步，所述导轨座板安装绳索的端部固定安装T型块。

上述的技术特征在本申请中的有益效果是：T型块的顶部设置有通孔，用于连接绳索。

本申请的实用新型具有如下的优点：

1、配有外置驱动装置，增加调整修改时的便捷性并能很好的降低机械臂质量。外置使得机械臂内部空间自由，可提高机械臂的灵活性。

2、绳索外部具有保保护套，可防止绳索缠绕进而影响稳定性

3、整体模块化的设计让后期修改方便快捷。

附图说明

图1为本申请一种绳驱柔性机械臂驱动机构的立体结构示意图；

图2为绳驱装置的立体结构示意图；

图3为绳驱装置的驱动部分的立体结构示意图；

图4为关节组件的立体结构示意图；

图5为十字关节件的立体结构示意图；

图6为十字关节件的剖视图；

图7为图1底部视角立体图；

图8为护套连接板的立体结构示意图。

附图标记记录如下：底座-1，绳驱柔机械臂骨架-2，绳驱装置-3；

下关节座-2.1，上关节座-2.2，关节连杆-2.3，十字关节件-2.4；

关节座底板-2.11，关节耳板-2.12；

十字本体-2.41，连接内套-2.42，连接外套-2.43，螺杆-2.44，转轴-2.45，，螺母-2.46，定位杆-2.47；

导轨座板-3.1，支撑板-3.2，导轨-3.3，步进电机-3.4，螺纹杆-3.5，滑块-3.6，束线装置-3，T型块-3.8，保护套-3.9，绳索-3.10，挡光板-3.11，光电传感器-3.12。

具体实施方式

以下实施例结合附图，仅是为了对权利要求书中所记载的技术方案加以说明，并非是对权利要求保护范围的限制。

结合附图1-3，一种绳驱柔性机械臂驱动机构，包括底座1，所述底座1包括框架和安装在框架上的顶座板以及侧座板，所述顶座板上安装绳驱柔机械臂骨架2，所述绳驱柔机械臂骨架2由多节关节组件组成；侧座板上安装绳驱装置组，每个绳驱装置组包括至少3个绳驱装置3；每个关节组件连接一个绳驱装置；绳驱装置到绳驱柔机械臂骨架之间的绳索3.10上套装保护套3.9；

结合图4-6，所述关节组件包括下关节座2.1、上关节座2.2、关节连杆2.3以及十字关节件2.4，下关节座2.1和上关节座2.2具有相同的结构，所述下关节座2.1包括关节座底板2.11，关节座底座2.11上设置有一对关节耳板2.12，关节底座板2.11的周边设置有绳索通过穿绳孔；所述十字关节件2.4包括十字本体2.41，十字本体2.41的展臂端部转动安装在耳板上；关节连杆2.3安装在上关节座2.2的板面上；所述十字本体2.41的展臂端部安装转轴2.45，转轴2.45通过轴向安装的螺杆2.44固定在十字本体2.41的展臂上，转轴2.45上套装有连接外套2.43和连接内套2.42，连接外套2.43可以采用轴承；所述转轴2.45设置有轴环；所述转轴2.45与十字本体2.41的展臂连接的端部均设置有对接的嵌口；所述连接内套2.42中与下关节座2.1的耳板之间设置有定位杆2.47。

结合图2、3，绳驱装置3包括导轨3.3，导轨3.3安装在导轨座板3.1上，导轨座板3.1两端安装支撑板3.2，螺纹杆3.5两端转动安装在支撑板3.2上，螺纹杆3.5的驱动端与步进电机3.4连接，滑块3.6滑动滑轨上，且滑块3.6与螺纹杆3.5螺纹连接；滑块3.6上安装束线装置；绳索3.10的端部安装在绳驱装置上；所述导轨3.3的侧方安装光电传感器3.12，滑块3.6侧方安装挡光板3.11；所述导轨座板3.1安装绳索的端部固定安装T型块3.8；结合附图7、8，为了配合护套3.9的安装，在顶座板的下方固定安装一个护套连接板4，所述护套连接板4的圆周上开有护套连接的沉孔4.1，沉孔4.1的底部设置供绳索3.10通过的通孔4.2。

工作原理：

为了便于表述，以图1中的视角，将关节由下向上依此定为下关节、中关节和上关节；下关节由绳驱装置组A控制，中关节由绳驱关节组B控制，上关节由绳驱关节组C控制；将绳驱关节组A中的绳驱装置命名为绳驱装置A1，绳驱装置A2和绳驱装置A3，绳驱装置A1，绳驱装置A2和绳驱装置A3控制的绳索分别连接在下关节上；动作时，通过绳驱装置A1、绳驱装置A2、绳驱装置A3对驱动绳的拉伸收缩实现对下关节的控制，以实现关节的运动。同理绳驱装置B、C分别实现对中关节和上关节的控制，以实现关节的运动，从而实现完整动作。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种绳驱柔性机械臂驱动机构，包括底座(1)，所述底座(1)包括框架和安装在框架上的顶座板以及侧座板，其特征在于，所述顶座板上安装绳驱柔机械臂骨架(2)，所述绳驱柔机械臂骨架(2)由多节关节组件组成；侧座板上安装绳驱装置组，每个绳驱装置组包括至少3个绳驱装置(3)；每个关节组件连接一个绳驱装置；绳驱装置到绳驱柔机械臂骨架之间的绳索(3.10)上套装保护套(3.9)；

所述关节组件包括关节和安装在关节上的关节连杆(2.3)，所述关节包括下关节座(2.1)、上关节座(2.2)、关节连杆(2.3)以及十字关节件(2.4)，下关节座(2.1)和上关节座(2.2)具有相同的结构，所述下关节座(2.1)包括关节座底板(2.11)，关节座底座(2.11)上设置有一对关节耳板(2.12)，关节底座板(2.11)的周边设置有绳索通过穿绳孔；所述十字关节件(2.4)包括十字本体(2.41)，十字本体(2.41)的展臂端部转动安装在耳板上；关节连杆(2.3)安装在上关节座(2.2)的板面上。

2.根据权利要求1所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述十字本体(2.41)的展臂端部安装转轴(2.45)，转轴(2.45)通过轴向安装的螺杆(2.44)固定在十字本体(2.41)的展臂上，转轴(2.45)上套装有连接外套(2.43)和连接内套(2.42)。

3.根据权利要求2所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述转轴(2.45)设置有轴环。

4.根据权利要求1或者2所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述转轴(2.45)与十字本体(2.41)的展臂连接的端部均设置有对接的嵌口。

5.根据权利要求2所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述连接内套(2.42)中与下关节座(2.1)的耳板之间设置有定位杆(2.47)。

6.根据权利要求1所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述绳驱装置(3)包括导轨(3.3)，导轨(3.3)安装在导轨座板(3.1)上，导轨座板(3.1)两端安装支撑板(3.2)，螺纹杆(3.5)两端转动安装在支撑板(3.2)上，螺纹杆(3.5)的驱动端与步进电机(3.4)连接，滑块(3.6)滑动滑轨上，且滑块(3.6)与螺纹杆(3.5)螺纹连接；滑块(3.6)上安装束线装置(3.7)；绳索(3.10)的端部安装在绳驱装置上。

7.根据权利要求6所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述导轨(3.3)的侧方安装光电传感器(3.12)，滑块(3.6)侧方安装挡光板(3.11)。

8.根据权利要求6或者7所述的绳驱柔性机械臂驱动机构，其特征在于，所述导轨座板(3.1)安装绳索的端部固定安装T型块(3.8)。