[发明专利]一种同步绳索驱动的单自由度旋转关节

说明书

一种同步绳索驱动的单自由度旋转关节，涉及蛇形臂机器人技术领域。为解决现有的绳索驱动单自由度旋转关节在转动时由于两根驱动绳索的绳索变化量不同，使用单电机同步控制两根驱动绳索时，在无其它驱动绳索张紧机构的辅助下无法使两根驱动绳索一直保持恒张力，导致关节刚度差、运动精度低的问题。关节固定段通过两组同步机构与关节活动段转动连接，关节活动段顶端通过螺栓与关节连杆底端连接，关节固定段下表面沿圆周方向边缘处设有多个一号通孔，关节活动段上表面沿圆周方向边缘处设有多个二号通孔，驱动绳索顶端依次穿过关节固定段下表面一端一号通孔和关节活动段底部一端二号通孔之后，与关节连杆内壁固定连接。本发明适用于蛇形臂机器人领域。

技术领域

本发明涉及蛇形臂机器人技术领域，具体涉及一种同步绳索驱动的单自由度旋转关节。

背景技术

随着工业机器人技术的发展，机器人被应用到越来越多的复杂场景，如航空发动机、核设施检测及维护等。传统的工业机器人由于尺寸及自由度的限制无法满足狭小复杂的应用场景，由于绳索驱动的蛇形臂机器人具有良好的灵活性和柔顺性，可进入狭小空间作业，因此在复杂环境中具有巨大的应用前景。

对于蛇形臂机器人的单自由度旋转关节，由于绳索的单向驱动特性，即只能受拉不能受压，要实现单自由度旋转关节的完全驱动至少需要两根驱动绳索进行驱动，现有的单自由度旋转关节的两根驱动绳索的控制方式有两种，一种是利用两个电机分别独立控制两根驱动绳索，每个关节需要两套驱动装置，硬件成本高，且同步控制难度大；另一种利用一个电机同步控制两根驱动绳索，每个关节只需要一套驱动装置，可减少驱动系统的尺寸，硬件成本低，控制简单，但现有的单自由度旋转关节在转动时由于两根驱动绳索的绳索变化量不同，使用单电机同时控制两根驱动绳索时，在无其它的驱动绳索张紧机构的辅助下无法使两根驱动绳索在关节转动过程中一直保持恒张力，导致关节刚度差、运动精度低的问题。

发明内容

本发明为解决现有的绳索驱动单自由度旋转关节在转动时，由于两根驱动绳索的绳索变化量不同，使用单电机同步控制两根驱动绳索时，在无其它的驱动绳索张紧机构的辅助下无法使两根驱动绳索在关节转动过程中一直保持恒张力，导致关节刚度差、运动精度低的问题，而提出一种同步绳索驱动的单自由度旋转关节。

本发明的一种同步绳索驱动的单自由度旋转关节，其具体结构包括关节固定段1、关节活动段2、两根驱动绳索3、同步机构4和关节连杆5；

关节固定段1通过两组同步机构4与关节活动段2转动连接，关节活动段2的顶端通过螺栓与关节连杆5的底端连接，关节固定段1的下表面沿圆周方向边缘处设有多个一号通孔11，关节活动段2的上表面沿圆周方向边缘处设有多个二号通孔21，其中一根驱动绳索3的顶端依次穿过关节固定段1下表面一端的一号通孔11和关节活动段2底部一端的二号通孔21之后，与关节连杆5的内壁一端固定连接，另一根驱动绳索3的顶端依次穿过关节固定段1下表面另一端的一号通孔11和关节活动段2底部另一端的二号通孔21之后，与关节连杆5的内壁另一端固定连接；

进一步的，所述的关节固定段1外表面上部两侧分别设有一个同步机构4；

进一步的，所述的两根驱动绳索3相对于关节固定段1的轴线对称设置；

进一步的，所述的关节活动段2的下表面沿圆周方向均匀的设有两个弧形凸块，且关节活动段2上的每个弧形凸块侧面中部设有通孔，该通孔的圆心与关节活动段2下端面的圆心处于同一水平线上；

进一步的，所述的关节固定段1的上表面沿圆周方向均匀的设有两个弧形凸块，且关节固定段1上的每个弧形凸块侧面中部设有通孔，该通孔的圆心与关节固定段1上端面的圆心处于同一水平线上；

进一步的，所述的关节活动段2上的弧形凸块与关节固定段1上的弧形凸块相对配合设置；

进一步的，所述的同步机构4包括旋转齿轮41、一号联接键42、固定齿轮43、连接板44、二号联接键45、第一旋转轴46和第二旋转轴47；