專利名稱：一種雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于機械臂關節(jié)技術領域，具體涉及雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置。
背景技術：
現有的機械臂通常由多級關節(jié)串接而成，并作為末端操作器的支撐部件，多用于遠端操控、目標檢測等多自由度位姿及避障應用的場合。機械臂的可控回轉式關節(jié)結構是決定機械臂末端定位精度以及空間運動能力的關鍵要素。在狹小縱深運動空間內，對機械臂的避障能力要求較高，為減輕多級串接機械臂的自重以提高其末端攜載能力，到目前為止將鋼絲繩用于關節(jié)驅動已有較多應用，主要利用鋼絲繩纏繞在驅動輪或驅動軸上的方式，依靠鋼絲繩與驅動輪或驅動軸之間纏繞部分的摩擦力傳遞動力，由于鋼絲繩纏繞部分與驅動輪或驅動軸之間存在相對滑轉，鋼絲繩的傳 遞效率不高，關節(jié)控制精度低，因此需要足夠的鋼絲繩預緊力以提高鋼絲繩的傳遞效率，且對鋼絲繩預緊裝置的要求較高。中國專利申請公開號CN 101323110A提出的一種機械臂的大角度回轉式關節(jié)機構，其中第一鋼絲輪盤、第三鋼絲輪盤和第一關節(jié)軸分別固定安裝在第一臂的根部，第二鋼絲輪盤、第四鋼絲輪盤和第二關節(jié)軸分別固定安裝在第二臂的根部，關節(jié)軸連桿安裝在第一關節(jié)軸和第二關節(jié)軸上，可分別沿第一關節(jié)軸和第二關節(jié)軸的軸線自由轉動。第一鋼絲繩至第四鋼絲繩分別纏繞在第一鋼絲輪盤至第四鋼絲輪盤的U型凹槽上，纏繞后呈8字形狀并且保持張緊狀態(tài)。該結構雖然可以實現關節(jié)接近正負180度的大角度回轉，但這種關節(jié)不具有主動運動功能，其利用鋼絲繩與鋼絲繩輪間的摩擦力傳遞動力，傳遞效率低，且難以實現四根鋼絲繩預緊力調節(jié)的一致性。中國專利公告號CN 100443770C所介紹的一種用于機械臂的鋼絲繩傳動機構，大臂和小臂的橫截面都為中空筒狀；小臂驅動軸設有V形槽結構用來纏繞鋼絲繩，小臂驅動軸兩端通過軸承安裝在大臂根部，大臂驅動軸固定在大臂根部，與小臂驅動軸保持同軸；小臂從動軸也設有V形槽結構用來纏繞鋼絲繩，與小臂根部固定連接，兩端通過軸承安裝在大臂頂部，鋼絲繩纏繞在小臂驅動軸和小臂從動軸的V形槽之間并且保持張緊狀態(tài)，鋼絲繩的端部固定在小臂上；鋼絲繩張緊裝置整體安裝在大臂內部、小臂驅動軸和小臂從動軸之間，通過調整螺栓與張緊調整棒之間的拉力與鋼絲繩傳動過程的有效張力相平衡實現鋼絲繩有效張力的調整。該機構的鋼絲繩纏繞在小臂驅動軸和小臂從動軸的V形槽之間，通過靜摩擦力帶動小臂相對于大臂轉動，小臂驅動軸與鋼絲繩纏繞部分之間存在相對滑轉，鋼絲繩的傳遞效率不高，關節(jié)控制精度低，并且其鋼絲繩張緊裝置整體安裝在大臂內部，調節(jié)不方便，由于張緊調整棒與鋼絲繩之間存在摩擦消耗大，鋼絲繩傳遞效率不高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，以解決鋼絲繩與關節(jié)驅動輪或驅動軸之間的滑轉問題，減小鋼絲繩預緊過程中的摩擦損耗，提高鋼絲繩傳遞效率和關節(jié)的控制精度。本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，其特征在于鋼絲輪盤的盤面開有沿圓周均布的盤面通孔，鋼絲輪盤的輪緣內開有并列的兩道截面為U形的凹槽用來分別纏繞左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩，每個U形凹槽底部均開有與盤面通孔相通的凹槽通孔；左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩的一端均壓制有鋼絲繩球頭，球頭直徑大于凹槽通孔的直徑且小于盤面通孔的直徑，左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別經由盤面通孔穿過凹槽通孔，鋼絲繩球頭卡在盤面通孔與凹槽通孔交接處，關節(jié)運動過 程中鋼絲繩預緊后與鋼絲輪盤保持相對固定；鋼絲輪盤的轉軸兩端各有一個凸緣，分別與前級機械臂的上、下凸臺固定連接，凸緣的外側面位于鋼絲輪盤的轉軸軸心處開有型腔，角度傳感器的非輸出軸一端固定在型腔的底部，角度傳感器的輸出軸端部開有矩形凹槽，角度傳感器的輸出軸與鋼絲輪盤的轉軸保持同軸關系；前級機械臂和后級機械臂均采用中空筒狀的機械臂，每級機械臂的端部平行于機械臂長度方向對稱設有相互平行的上、下兩個凸臺，后級機械臂的上、下凸臺的內側面間距大于前級機械臂的上、下凸臺的外側面間距，前級機械臂的上、下凸臺的外側面位于后級機械臂的上、下凸臺的內側面之間，前級機械臂的上、下凸臺外側面有同軸心的軸承座孔，分別與第一軸承和第二軸承的外圈配合，軸承座孔底部開有與軸承座孔同軸心的軸承通孔，軸承通孔直徑大于第一軸承或第二軸承的內圈直徑，后級機械臂上、下凸臺有同軸心的通孔，分別與第一轉軸和第二轉軸配合；第一轉軸和第二轉軸均為二階梯整體軸，由小徑軸、大徑軸和大徑軸一端的轉軸凸緣三部分組成，第一轉軸的大徑軸與后級機械臂的上凸臺的通孔配合，小徑軸的端部沿軸線有一矩形凸臺，嵌于角度傳感器的輸出軸端部的矩形凹槽內，第一轉軸與角度傳感器的輸出軸同步轉動，小徑軸與第一軸承的內圈配合，大徑軸與小徑軸的階梯面止于第一軸承內圈的端面，第一轉軸通過鋼絲輪盤的轉軸凸緣與后級機械臂的上凸臺固定連接，使得前級機械臂的上凸臺與后級機械臂的上凸臺通過第一轉軸和第一軸承連接并保持可相對自由轉動；前級機械臂的下凸臺與后級機械臂的下凸臺采用與此相同的方式通過第二轉軸和第二軸承的配合連接；從后級機械臂的上凸臺沿鋼絲輪盤的轉軸軸線方向看，左旋鋼絲繩依逆時針方向纏繞在其中一道U形凹槽內，繞鋼絲輪盤的輪緣后經由左側鋼絲繩預緊裝置連接至鋼絲繩驅動器；右旋鋼絲繩依順時針方向纏繞在另一道U形凹槽內，繞鋼絲輪盤的輪緣后經由右側鋼絲繩預緊裝置連接至鋼絲繩驅動器；鋼絲繩預緊裝置的鎖緊螺母旋合在調整螺釘的螺紋上，用于鎖定鋼絲繩預緊裝置與后級機械臂間的相對位置，調整螺釘的螺紋一側的端部有與調整螺釘的軸線同軸的圓柱凸臺，圓柱凸臺的外徑小于螺紋外徑，垂直于圓柱凸臺軸線并過軸線有一圓柱凸臺通孔，圓柱凸臺通孔接近圓柱凸臺的端部，U形輪架底部開有孔徑大于圓柱凸臺外徑而小于調整螺釘螺紋外徑的通孔，圓柱凸臺伸過U形輪架底部的通孔，并與之間隙配合保持可相對自由轉動，圓柱凸臺的端部通過卡銷或卡箍插入圓柱凸臺通孔以限制圓柱凸臺從U形輪架底部的通孔脫出；導向輪位于U形輪架的兩側板之間，導向輪的轉軸兩端分別通過第三軸承、第四軸承、第一軸承座和第二軸承座安裝在U形輪架的兩側板上,使導向輪與U形輪架保持可相對自由轉動，導向輪的輪緣有一道與鋼絲輪盤的輪緣凹槽結構、尺寸相同的凹槽用來約束和引導鋼絲繩；在后級機械臂的橫向斷面上有左、右兩個貫穿外壁的螺紋孔，兩個螺紋孔的中心線分別位于過鋼絲輪盤的兩個輪緣凹槽底部中心且垂直于鋼絲輪盤的轉軸的軸線的兩個平面上，左、右兩個完全相同的鋼絲繩預緊裝置的導向輪一側均位于機械臂內部，分別通過其調整螺釘與后級機械臂的兩個貫穿的螺紋孔配合安裝，左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別位于左、右側鋼絲繩預緊裝置的導向輪的輪緣凹槽內，通過調節(jié)調整螺釘與螺紋孔的旋合深度以改變左、右側鋼絲繩預緊裝置的導向輪沿調整螺釘的軸線的位移量，鎖緊螺母旋合在調整螺釘上，通過調整螺釘的螺紋旋緊在后級機械臂的外壁并與之固定，使調整螺釘與后 級機械臂相對位置固定并鎖定。所述鋼絲輪盤輪緣開有的凹槽，其截面可以為U形、V形或梯形；所述角度傳感器固定在鋼絲輪盤的轉軸一端凸緣的型腔底部，可以是鋼絲輪盤的轉軸上端凸緣的型腔底部，或是鋼絲輪盤的轉軸下端凸緣的型腔底部；所述前級機械臂與后級機械臂通過第一轉軸和第二轉軸連接的關節(jié)裝置，優(yōu)選第一轉軸和第二轉軸具有相同結構和尺寸，以簡化機械臂凸臺部位的加工工序，使關節(jié)裝置安裝簡便。本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，由于采取前級機械臂和后級機械臂通過轉軸和軸承連接并保持相對轉動，鋼絲輪盤固定在前級機械臂上、下凸臺之間，鋼絲輪盤轉軸一端的凸緣中部型腔內的角度傳感輸出器軸與轉軸同軸并同步轉動，兩根驅動鋼絲繩分別通過球頭卡在凹槽通孔并纏繞在鋼絲輪盤輪緣U形凹槽內，通過調整螺釘調節(jié)驅動鋼絲繩的預緊力，從而能夠實時獲取關節(jié)位移，實現關節(jié)的精確控制，并且鋼絲繩與鋼絲輪盤間不存在相對滑轉，鋼絲繩與鋼絲繩預緊裝置間實現滾動接觸，摩擦損耗小，鋼絲繩傳遞效率高，適用于多級機械臂串接擴展。本發(fā)明關節(jié)裝置的有益效果在于I.本發(fā)明裝置中采取的左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩的球頭一端分別卡在鋼絲輪盤的盤面通孔與凹槽通孔交接處，經鋼絲繩充分預緊后分別與鋼絲輪盤相對固定，可以有效解決鋼絲繩與鋼絲輪盤間發(fā)生相對滑轉的問題；2.本發(fā)明裝置中采取的角度傳感器的輸出軸與第一轉軸或第二轉軸同軸并保持同步轉動，關節(jié)位移，可以實時獲取前級機械臂相對于后級機械臂的轉角值，以此用于鋼絲繩驅動器的反饋控制量，實現關節(jié)的精確控制；3.本發(fā)明裝置中采取了調節(jié)調整螺釘來改變鋼絲繩預緊裝置的導向輪沿調整螺釘軸線的位移量，進而調節(jié)左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩的預緊力大小，通過調節(jié)鎖緊螺母鎖定調整螺釘與后級機械臂相對位置，以保持鋼絲繩張緊力不變；鋼絲繩預緊裝置兼有預緊和導向功能，預緊操作簡便，鋼絲繩與鋼絲繩預緊裝置間的滑動摩擦通過導向輪轉變?yōu)闈L動摩擦，降低了鋼絲繩預緊過程中的摩擦損耗，鋼絲繩傳遞效率高。


圖I是本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置整體結構過鋼絲輪盤的轉軸軸線的側向剖視示意圖；圖2是本發(fā)明關節(jié)裝置中的鋼絲繩預緊裝置結構的剖面示意圖。圖3是本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置的A-A剖面示意圖。下面結合附圖通過實施例對本發(fā)明作進一步具體詳細的說明。實施例I :圖I給出了本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置整體結構剖視示意圖。如圖I中所示，本實施例雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置 包括前級機械臂I、第一軸承2，第一轉軸3，角度傳感器4，后級機械臂5，鋼絲繩預緊裝置6，左旋鋼絲繩7，右旋鋼絲繩8，第二轉軸9，第二軸承10，鋼絲輪盤11。所述角度傳感器4的非輸出軸一端置于鋼絲輪盤11的轉軸上端的凸緣的型腔底部，調整角度傳感器4的輸出軸與鋼絲輪盤11的轉軸保持同軸關系后固定連接。鋼絲輪盤11的轉軸兩端的凸緣置于前級機械臂I的上、下凸臺內側面之間，調整鋼絲輪盤11的轉軸與前級機械臂I的上、下凸臺的軸承座孔保持同軸后，將鋼絲輪盤11的轉軸兩端的對稱凸緣與前級機械臂I的上、下凸臺固定連接。所述第一軸承2和第二軸承10分別緊密嵌入前級機械臂I的上、下凸臺外側面具有同軸心關系的兩個軸承座孔內。前級機械臂和后級機械臂均采用中空筒狀的機械臂，前級機械臂I的上、下凸臺置于后級機械臂5的上、下凸臺內側面之間，調整后級機械臂5的上、下凸臺的兩個通孔與第一軸承2和第二軸承10同軸；第一轉軸3的大徑軸與后級機械臂5的上凸臺的通孔配合，小徑軸與第一軸承2的內圈配合，將小徑軸的端部的矩形凸臺嵌于角度傳感器4的輸出軸端部的矩形凹槽內，第一轉軸3與角度傳感器4的輸出軸同步轉動；大徑軸與小徑軸的階梯面止于第一軸承2內圈的端面，第一轉軸3的凸緣與后級機械臂5的上凸臺的外側面固定連接，第一轉軸3通過鋼絲輪盤11的轉軸凸緣與后級機械臂5的上凸臺固定連接，使得前級機械臂I的上凸臺與后級機械臂5的上凸臺通過第一轉軸3和第一軸承2連接并保持可以相對自由轉動；第二轉軸9和第二軸承10與后級機械臂5的下凸臺的連接方式與此相同。左旋鋼絲繩7和右旋鋼絲繩8分別纏繞在鋼絲輪盤11的兩道U形凹槽，經后級機械臂5內部連接至鋼絲繩驅動器；兩個完全相同的鋼絲繩預緊裝置6安裝在后級機械臂5內部，用來調整左旋鋼絲繩7和右旋鋼絲繩8的預緊力，從而實現第一轉軸3與角度傳感器4的輸出軸同步轉動的同時，可以獲得前級機械臂I相對于后級機械臂5的轉角值并作為用于鋼絲繩驅動器的反饋控制量。圖2是本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置中的鋼絲繩預緊裝置6結構的剖面示意圖。其中鋼絲繩預緊裝置6包括調整螺釘61、鎖緊螺母62、U形輪架63、第一軸承座64、第三軸承65、導向輪66、第二軸承座67和第四軸承68。各部件相互連接關系為導向輪66位于U形輪架63的兩側板之間，導向輪66的轉軸兩端通過第三軸承65、第四軸承68、第一軸承座64和第二軸承座67安裝在U形輪架63的兩側板上；第三軸承65嵌入第一軸承座64的內部,第四軸承68嵌入第二軸承座67的內部,第一軸承座64和第二軸承座67分別安裝在U形輪架63的兩側板的外側面上，保證第一軸承座64的座孔和第二軸承座67的座孔同軸位置關系。將鎖緊螺母62旋合在調整螺釘61上，鋼絲繩預緊裝置6的導向輪66均置于機械臂內部，分別通過其調整螺釘61與后級機械臂5的兩個貫穿的螺紋孔配合安裝，調整螺釘61的圓柱凸臺伸過U形輪架63的底部通孔與之間隙配合，并保持可相對自由轉動，圓柱凸臺的端部通過卡銷或卡箍插入圓柱凸臺通孔69內以限制圓柱凸臺從U形輪架63底部的通孔脫出，通過調節(jié)調整螺釘61與螺紋孔的旋合深度可以改變導向輪66沿調整螺釘61軸線的位移量，進而調節(jié)左旋鋼絲繩7和右旋鋼絲繩8的預緊力大小，通過調節(jié)鎖緊螺母62旋緊在后級機械臂5的外壁并與之固定，使調整螺釘61與后級機械臂5相對位置固定并鎖定，以保持鋼絲繩張緊力不變。該鋼絲繩預緊方式操作簡單，并且實現了鋼絲繩與鋼絲繩預緊裝置6之間的滾動接觸，降低了鋼絲繩預緊過程中的摩擦損耗，提高了鋼絲繩傳遞效率。
圖3是本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置的A-A剖面示意圖。如圖3中所示左旋鋼絲繩7和右旋鋼絲繩8的未壓制鋼絲繩球頭的一端，分別經由鋼絲輪盤11表面均布的盤面通孔12穿過凹槽通孔，使鋼絲繩另一端的球頭卡在盤面通孔12與凹槽通孔交接處，從后級機械臂5的上凸臺沿鋼絲輪盤11的轉軸軸線方向看，左旋鋼絲繩7依逆時針方向纏繞在凹槽通孔所在的U形凹槽內，繞鋼絲輪盤11的輪緣后經由左側的鋼絲繩預緊裝置6a的導向輪的凹槽，穿過后級機械臂5的內部連接至鋼絲繩驅動器；采用相同的方式，右旋鋼絲繩8依順時針方向纏繞在另一道U形凹槽內，繞鋼絲輪盤11的輪緣后經由右側的鋼絲繩預緊裝置6b的導向輪的凹槽，穿過后級機械臂5的內部連接至鋼絲繩驅動器。左側鋼絲繩預緊裝置6a和右側鋼絲繩預緊裝置6b結構完全相同，其導向輪的一側均置于機械臂內部，分別通過其調整螺釘61與后級機械臂5的兩個貫穿的螺紋孔配合安裝，并通過調節(jié)調整螺釘61與后級機械臂5的螺紋孔的旋合深度，可以改變左側鋼絲繩預緊裝置6a的導向輪和右側鋼絲繩預緊裝置6b的導向輪沿調整螺釘61軸線的位移量，進而分別調節(jié)左旋鋼絲繩7和右旋鋼絲繩8的預緊力大小，通過調節(jié)鎖緊螺母62旋緊在后級機械臂5的外壁并與之固定，使調整螺釘61與后級機械臂5相對位置固定并鎖定，以保持鋼絲繩張緊力不變。本發(fā)明雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，由于采取前級機械臂I和后級機械臂5通過轉軸和軸承連接并保持相對轉動，鋼絲輪盤11通過兩端中的轉軸凸緣固定在前級機械臂I的上、下凸臺之間，鋼絲輪盤11的轉軸一端的凸緣中部型腔內的角度傳感4的輸出器軸與其同軸并同步轉動，兩根驅動鋼絲繩分別通過球頭卡在凹槽通孔并纏繞在鋼絲輪盤11的輪緣U形凹槽內，通過調整螺釘61調節(jié)驅動鋼絲繩的預緊力，從而能夠實時獲取關節(jié)位移，實現關節(jié)的精確控制，并且鋼絲繩與鋼絲輪盤11間不存在相對滑轉，鋼絲繩與鋼絲繩預緊裝置6間實現滾動接觸，摩擦損耗小，鋼絲繩傳遞效率高，適用于多級機械臂串接擴展。該雙鋼絲繩驅動和預緊方式有效解決了單根鋼絲繩纏繞與鋼絲輪間的摩擦滑轉問題，且鋼絲繩端部固定結構簡單，操作方便。
權利要求
1.一種雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，其特征在于 鋼絲輪盤(11)的盤面開有沿圓周均布的盤面通孔(12)，鋼絲輪盤(11)的輪緣內開有并列的兩道截面為U形凹槽用來分別纏繞左旋鋼絲繩(7)和右旋鋼絲繩(8)，每個U形凹槽底部均開有與盤面通孔(12)相通的凹槽通孔； 左旋鋼絲繩(7)和右旋鋼絲繩(8)的一端均壓制有鋼絲繩球頭，球頭直徑大于凹槽通孔的直徑而小于盤面通孔(12)的直徑，左旋鋼絲繩(7)和右旋鋼絲繩(8)分別經由盤面通孔(12)穿過凹槽通孔，鋼絲繩球頭卡在盤面通孔(12)與凹槽通孔交接處，關節(jié)運動過程中鋼絲繩預緊后與鋼絲輪盤(11)保持相對固定； 鋼絲輪盤(11)的轉軸兩端各有一個凸緣，分別與前級機械臂(I)的上、下凸臺固定連接，凸緣的外側面位于鋼絲輪盤(11)的轉軸軸心處開有型腔，角度傳感器(4)的非輸出軸一端固定在型腔的底部，角度傳感器(4)的輸出軸端部開有矩形凹槽，角度傳感器(4)的輸出軸與鋼絲輪盤(11)的轉軸保持同軸關系； 前級機械臂(I)和后級機械臂(5)均采用中空筒狀的機械臂，每級機械臂的端部平行于機械臂長度方向對稱設有相互平行的上、下兩個凸臺，后級機械臂(5)的上、下凸臺的內側面間距大于前級機械臂(I)的上、下凸臺的外側面間距，前級機械臂(I)的上、下凸臺的外側面位于后級機械臂(5)的上、下凸臺的內側面之間，前級機械臂(I)的上、下凸臺外側面有同軸心的軸承座孔，分別與第一軸承(2 )和第二軸承(IO )的外圈配合，軸承座孔底部開有與軸承座孔同軸心的軸承通孔，軸承通孔直徑大于第一軸承(2)或第二軸承(10)的內圈直徑，后級機械臂(5)的上、下凸臺有同軸心的通孔，分別與第一轉軸(3)和第二轉軸(9)配合； 第一轉軸(3)和第二轉軸(9)均為二階梯整體軸，由小徑軸、大徑軸和大徑軸一端的轉軸凸緣三部分組成，第一轉軸(3)的大徑軸與后級機械臂(5)的上凸臺的通孔配合，小徑軸的端部沿軸線有一矩形凸臺，嵌于角度傳感器(4)的輸出軸端部的矩形凹槽內，第一轉軸(3)與角度傳感器(4)的輸出軸同步轉動，小徑軸與第一軸承(2)的內圈配合，大徑軸與小徑軸的階梯面止于第一軸承(2)內圈的端面，第一轉軸(3)的凸緣與后級機械臂(5)的上凸臺的外側面固定連接，第一轉軸(3)通過鋼絲輪盤(11)的轉軸凸緣與后級機械臂(5)的上凸臺固定連接，使得前級機械臂(I)的上凸臺與后級機械臂(5)的上凸臺通過第一轉軸(3)和第一軸承(2)連接并保持可以相對自由轉動； 前級機械臂(I)的下凸臺與后級機械臂(5)的下凸臺通過第二轉軸(9)、第二軸承(10)采取與此相同的配合連接方式； 從后級機械臂(5)的上凸臺沿鋼絲輪盤(11)的轉軸軸線方向看，左旋鋼絲繩(7)依逆時針方向纏繞在其中一道U形凹槽內，繞鋼絲輪盤(11)的輪緣后經由左側鋼絲繩預緊裝置連接至鋼絲繩驅動器；右旋鋼絲繩(8)依順時針方向纏繞在另一道U形凹槽內，繞鋼絲輪盤(11)的輪緣后經由右側鋼絲繩預緊裝置連接至鋼絲繩驅動器。
2.如權利要求I所述雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，特征在于所述鋼絲繩預緊裝置(6)的鎖緊螺母(62)旋合在調整螺釘(61)的螺紋上，用于鎖定鋼絲繩預緊裝置(6)與后級機械臂(5)間的相對位置，調整螺釘(61)的螺紋一側的端部有與調整螺釘(61)的軸線同軸的圓柱凸臺，圓柱凸臺的外徑小于螺紋外徑，垂直于圓柱凸臺軸線并過軸線有一圓柱凸臺通孔(69),圓柱凸臺通孔(69)接近圓柱凸臺的端部，U形輪架(63)底部開有通孔，其孔徑大于圓柱凸臺的外徑且小于調整螺釘(61)的螺紋外徑，圓柱凸臺伸過U形輪架(63)底部的通孔，并與之間隙配合保持可相對自由轉動，圓柱凸臺的端部通過卡銷或卡箍插入圓柱凸臺通孔(69)以限制圓柱凸臺從U形輪架(63)底部的通孔脫出； 導向輪(66)位于U形輪架(63)的兩側板之間，導向輪(66)的轉軸兩端通過第三軸承(65 )、第四軸承(68 )、第一軸承座(64)和第二軸承座(67 )安裝在U形輪架(63 )的兩側板上，導向輪(66)與U形輪架(63)保持相對自由轉動，導向輪(66)的輪緣有一道與鋼絲輪盤(11)的輪緣凹槽結構、尺寸相同的凹槽用來約束和引導鋼絲繩； 在后級機械臂(5)的橫向斷面上有左、右兩個貫穿外壁的螺紋孔，兩個螺紋孔的中心線分別位于過鋼絲輪盤(11)的兩個輪緣凹槽底部中心且垂直于鋼絲輪盤(11)的轉軸的軸線的兩個平面上，左、右兩個完全相同的鋼絲繩預緊裝置(6a，6b)的導向輪一側均位于機械臂內部，分別通過其調整螺釘(61)與后級機械臂(5)兩個貫穿的螺紋孔配合安裝，左旋鋼絲繩(7)和右旋鋼絲繩(8)分別位于左、右側鋼絲繩預緊裝置(6a、6b)的導向輪的輪緣凹槽內，通過調節(jié)調整螺釘(61)與螺紋孔的旋合深度可以改變左、右側鋼絲繩預緊裝置(6a，6b)的導向輪沿調整螺釘(61)的軸線的位移量，鎖緊螺母(62)旋合在調整螺釘(61)上，通過調整螺釘(61)的螺紋旋緊在后級機械臂(5)的外壁并與之固定，使調整螺釘(61)與后級機械臂(5)相對位置固定并鎖定。
3.如權利要求I所述雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，特征在于所述鋼絲輪盤(11)的輪緣內開的凹槽為U形、V形或梯形截面凹槽。
4.如權利要求I所述雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，特征在于所述角度傳感器(4)固定在鋼絲輪盤(11)的轉軸一端凸緣的型腔底部，為鋼絲輪盤(11)的轉軸上端凸緣的型腔底部，或是鋼絲輪盤(11)的轉軸下端凸緣的型腔底部。
5.如權利要求I所述雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，特征在于所述前級機械臂(I)與后級機械臂(5)通過第一轉軸(3)和第二轉軸(9)連接的關節(jié)裝置，其中第一轉軸(3)和第二轉軸(9)采用相同結構和尺寸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙鋼絲繩驅動的機械臂大角度可控回轉式關節(jié)裝置，特征是前級機械臂和后級機械臂通過轉軸和軸承連接并保持相對轉動，鋼絲輪盤固定在前級機械臂上、下凸臺之間，鋼絲輪盤轉軸一端的凸緣中部型腔內的角度傳感輸出器軸與轉軸同軸并同步轉動，兩根驅動鋼絲繩分別通過球頭卡在凹槽通孔并纏繞在鋼絲輪盤輪緣U形凹槽內，采取鋼絲繩預緊裝置通過調整螺釘調節(jié)驅動鋼絲繩的預緊力。采用本發(fā)明關節(jié)裝置，能夠實時獲取關節(jié)位移，實現關節(jié)的精確控制，并且鋼絲繩與鋼絲輪盤間不會相對滑轉，鋼絲繩與鋼絲繩預緊裝置間實現滾動接觸，摩擦損耗小，鋼絲繩傳遞效率高，適用于多級機械臂串接擴展。
文檔編號B25J17/02GK102814821SQ201210341508
公開日2012年12月12日 申請日期2012年9月14日 優(yōu)先權日2012年9月14日
發(fā)明者吳寶元, 彥清泉, 張強, 汪增福 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院