[发明专利]一种刚度放大绳驱动单自由度关节

说明书

本发明公开了一种刚度放大绳驱动单自由度关节，包括驱动电机、驱动绳轮、正向驱动绳、反向驱动绳，放大绳轮组、正向导引滑轮组、反向导引滑轮组、转向滑轮组一上方转向滑轮、转向滑轮组一下方转向滑轮、转向滑轮组二、放大绳轮组滑轮转轴、上驱动连杆、下驱动连杆、上驱动支架、下驱动支架等部件，该关节的驱动通过一个电机实现正反转，驱动绳交叉布置在放大绳轮上下两侧，通过调整放大绳轮上的缠绕绳数可以调整关节刚度和扭矩的放大系数，同时也可以通过调整放大绳轮直径实现关节刚度和扭矩的放大。相对于传统的绳驱动关节具有高刚度、高扭矩等优点；采用该绳驱动单自由度关节的绳驱动机械臂具有柔性高、转动惯量小和负载自重比高等优点。

技术领域

本发明涉及一种机器人关节，尤其涉及一种刚度放大绳驱动单自由度关节。

背景技术

随着机器人的快速发展，机器人在人类生产活动中逐渐展现出重要的作用，其中协作机器人是当前机器人技术发展的重要方向。

在协作机器人领域中，研究人员通常采用类似工业机器人的驱动方式，即在关节处采用驱动电机和减速器的组合实现机器人关节的驱动，采用这种驱动关节的协作机器人通常比较笨重，负载自重比小，同时刚性关节导致机器人的柔顺性较差。

该类协作机器人通常采用阻抗控制实现机器人的柔顺控制，但是这种控制方式需要在机器人关节安装高精度的传感器，这导致机器人的成本大幅提高，同时传感器损坏时，则会对人造成严重威胁。

发明内容

本发明的目的是提供一种刚度放大绳驱动单自由度关节。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的刚度放大绳驱动单自由度关节，包括驱动电机15、驱动绳轮16、正向驱动绳L2、反向驱动绳L1、放大绳轮组5、正向导引滑轮组7、反向导引滑轮组9、转向滑轮组一上方转向滑轮10、转向滑轮组一下方转向滑轮11、转向滑轮组二下方转向滑轮2-1、转向滑轮组二上方转向滑轮2、放大绳轮组滑轮转轴6、上驱动连杆13,13-1、下驱动连杆2,2-1、上驱动支架14、下驱动支架1；

所述驱动电机15与上驱动支架14相连，两侧的上驱动连杆13,13-1通过螺栓与上驱动支架14相连，正向导引滑轮组7中的四个滑轮通过正向导引滑轮组滑轮转轴8与两侧的上驱动连杆13,13-1相连，反向导引滑轮组9的四个滑轮通过反向导引滑轮组滑轮轴12与两侧的上驱动连杆13,13-1相连，转向滑轮组一上方转向滑轮10和下方转向滑轮11通过螺栓与下驱动支架3,3-1相连，放大绳轮组5中四个滑轮通过放大绳轮组滑轮转轴与两侧的上驱动连杆13,13-1和下驱动连杆3,3-1相连，位置通过挡圈固定，转向滑轮组二上方转向滑轮2,2-1和下方转向滑轮4,4-1通过螺栓与下驱动支架1相连，两侧的下驱动连杆3,3-1通过螺栓与下驱动支架1相连。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供的刚度放大绳驱动单自由度关节，利用放大绳轮组实现关节扭矩和刚度的放大，与传统机械臂关节相比，具有结构紧凑，可拆卸性能好，运动空间大，关节的减速比具有可调性，一个电机驱动一个关节。

附图说明

图1a、图1b分别为本发明实施例提供的刚度放大绳驱动单自由度关节的两个整体结构示意图。

图2为本发明实施例提供的刚度放大绳驱动单自由度关节的放大绳轮组示意图。

图3a、3b分别为本发明实施例中的刚度放大绳驱动单自由度关节的整体和局部绳布局方案。

图4为本发明实施例中的刚度放大绳驱动单自由度关节的正向驱动绳的走线方案。

图5为本发明实施例中的刚度放大绳驱动单自由度关节的反向驱动绳的走线方案。

图6a、6b分别为本发明实施例中的刚度放大绳驱动单自由度关节的另一种绳布局方案的两个示意图。