專利名稱：一種回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械臂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)械臂用于狹小縱深運(yùn)動(dòng)空間內(nèi)的遠(yuǎn)端操控、目標(biāo)檢測(cè)等應(yīng)用場(chǎng)合，通常由單節(jié)機(jī)械臂通過(guò)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)串接而成并作為末端操作器的支撐部件，對(duì)機(jī)械臂的避障能力及末端攜帶負(fù)載能力要求較高，多級(jí)串接機(jī)械臂的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式是決定機(jī)械臂空間運(yùn)動(dòng)能力以及末端攜載能力的關(guān)鍵要素。為減輕多級(jí)串接機(jī)械臂的自重以提高其縱深空間運(yùn)動(dòng)及末端攜載能力，到目前為止將鋼絲繩用于關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)已有較多應(yīng)用，現(xiàn)有機(jī)械臂的鋼絲繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)多位于關(guān)節(jié)附件或機(jī)械臂內(nèi)部，其突出缺點(diǎn)是在多級(jí)串接機(jī)械臂中，本級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)成為上一級(jí)關(guān)節(jié)的 負(fù)載，造成機(jī)械臂總體重量和內(nèi)部消耗增加，對(duì)外做功能力降低，多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展能力差。荷蘭愛(ài)思唯爾(Elsevier)科學(xué)出版公司出版的《聚變工程與設(shè)計(jì)》(FusionEngineering and Design, 83 (2008), pp: 1833 - 1836.)中提到一種每個(gè)關(guān)節(jié)具有兩個(gè)自由度的多級(jí)串接機(jī)械臂機(jī)構(gòu)，每個(gè)關(guān)節(jié)的自由度由單根鋼絲繩驅(qū)動(dòng)，采用平行四邊形連桿機(jī)構(gòu)的重力補(bǔ)償裝置。但該關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)復(fù)雜且體積大，加工成本較高；由于關(guān)節(jié)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)安裝在靠近關(guān)節(jié)的機(jī)械臂內(nèi)部，在多關(guān)節(jié)機(jī)械臂中，下一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)成為上一級(jí)關(guān)節(jié)臂的負(fù)載，機(jī)械臂自重大，機(jī)械臂內(nèi)部消耗增加，末端攜載能力差。中國(guó)專利公告號(hào)CN 100443770C介紹了一種用于機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，大臂和小臂都為中空筒狀；小臂驅(qū)動(dòng)軸設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來(lái)纏繞鋼絲繩，小臂驅(qū)動(dòng)軸兩端通過(guò)軸承安裝在大臂根部，大臂驅(qū)動(dòng)軸固定在大臂根部，與小臂驅(qū)動(dòng)軸保持同軸；小臂從動(dòng)軸也設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來(lái)纏繞鋼絲繩，與小臂根部固定連接，兩端通過(guò)軸承安裝在大臂頂部，鋼絲繩纏繞在小臂驅(qū)動(dòng)軸和小臂從動(dòng)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(nèi)部、小臂驅(qū)動(dòng)軸和小臂從動(dòng)軸之間，通過(guò)調(diào)整螺栓與張緊調(diào)整棒之間的拉力與鋼絲繩傳動(dòng)過(guò)程的有效張力相平衡實(shí)現(xiàn)鋼絲繩有效張力的調(diào)整。該鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的小臂驅(qū)動(dòng)軸、從動(dòng)軸和大臂驅(qū)動(dòng)軸均位于其關(guān)節(jié)處，導(dǎo)致機(jī)械臂整體重量和械臂內(nèi)部消耗增加，且小臂驅(qū)動(dòng)軸安裝在大臂根部，小臂的下一級(jí)機(jī)械臂和大臂的上一級(jí)機(jī)械臂無(wú)法與該機(jī)構(gòu)串接，不適合多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，不僅可在直線狀態(tài)下傳遞驅(qū)動(dòng)力，還可以在非直線狀態(tài)下傳遞驅(qū)動(dòng)力，適于多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展后的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，降低多級(jí)機(jī)械臂的自重和機(jī)械臂內(nèi)部消耗，以提高多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展后的末端攜載能力。本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括一級(jí)機(jī)械臂和二級(jí)機(jī)械臂均為中空筒狀，在一級(jí)機(jī)械臂的前端和二級(jí)機(jī)械臂以及各多級(jí)機(jī)械臂的兩端按平行于機(jī)械臂長(zhǎng)度方向設(shè)有相互平行的上、下兩個(gè)凸臺(tái)，二級(jí)機(jī)械臂后端的上、下凸臺(tái)的外側(cè)面置于一級(jí)機(jī)械臂前端的上、下凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)面之間，分別通過(guò)轉(zhuǎn)軸和軸承相互連接并保持相對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)軸凸緣與二級(jí)機(jī)械臂后端的上、下凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)面固定連接；一級(jí)左旋鋼絲繩和一級(jí)右旋鋼絲繩的一端與一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪固定后分別按逆時(shí)針?lè)较蚝晚槙r(shí)針?lè)较蚶p繞在一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的兩道輪緣凹槽內(nèi)，鋼絲繩的另一端經(jīng)一級(jí)機(jī)械臂的內(nèi)部分別連接至固定在支撐基座上端面的一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器；所述一級(jí)機(jī)械臂的后端通過(guò)法蘭固定在支撐基座上；其特征在于所述一級(jí)左旋鋼絲繩和一級(jí)右旋鋼絲繩分別經(jīng)由固定在一級(jí)機(jī)械臂內(nèi)壁的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡植和固定在基座上端面的一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡植之間的一級(jí)左、右護(hù)套，連接固定至一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器上相應(yīng)的兩道輪緣凹槽內(nèi)；該一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器包括一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)、一級(jí)驅(qū)動(dòng)器法蘭盤和一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī) 驅(qū)動(dòng)輪一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)通過(guò)一級(jí)驅(qū)動(dòng)器法蘭盤固定在支撐基座的上端面，一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪固定安裝在一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)輸出軸一端高于支撐基座的上端面之上的位置，一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)的輸出軸軸線與支撐基座的上端面垂直；一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪的輪緣內(nèi)開(kāi)有與一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪的輪緣凹槽結(jié)構(gòu)相同的兩道凹槽，用來(lái)纏繞并固定一級(jí)左旋鋼絲繩和一級(jí)右旋鋼絲繩；所述一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍和一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍的結(jié)構(gòu)相同，各卡箍端部一側(cè)開(kāi)有同軸心關(guān)系的卡箍盲孔和卡箍通孔，垂直于其根部凸緣下端面開(kāi)有凸緣螺紋孔，各卡箍根部凸緣分別通過(guò)螺釘固定在一級(jí)機(jī)械臂的內(nèi)壁和支撐基座的上端面，并使卡箍通孔和卡箍盲孔處于鋼絲繩穿過(guò)的位置上，用于鋼絲繩穿過(guò)的卡箍通孔的孔徑大于鋼絲繩的直徑且小于護(hù)套的外徑，用于限制固定護(hù)套的卡箍盲孔的孔徑大小與護(hù)套的外徑相同；所述的一級(jí)左護(hù)套和一級(jí)右護(hù)套為結(jié)構(gòu)、截面尺寸、材質(zhì)均相同的柔性中空細(xì)長(zhǎng)金屬管，由彈性金屬絲/片在繞管的長(zhǎng)度方向上螺旋繞制而成，護(hù)套的內(nèi)腔直徑為鋼絲繩繩徑的I. Γ1. 5倍，護(hù)套的外徑為鋼絲繩繩徑的2 2. 5倍；所述一級(jí)左旋鋼絲繩和一級(jí)右旋鋼絲繩分別穿過(guò)一級(jí)左護(hù)套和一級(jí)右護(hù)套的內(nèi)腔，一級(jí)左護(hù)套和一級(jí)右護(hù)套的兩端分別嵌入相應(yīng)側(cè)的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍和一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍的卡箍盲孔內(nèi)以限制護(hù)套沿徑向運(yùn)動(dòng)，兩端的端面止于卡箍盲孔與卡箍通孔的階梯面，以限制護(hù)套沿軸向運(yùn)動(dòng)；當(dāng)將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于三級(jí)機(jī)械臂時(shí)，可采用與上述二級(jí)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)完全相同的三級(jí)機(jī)械臂，采取與上述二級(jí)機(jī)械臂和一級(jí)機(jī)械臂之間完全相同的連結(jié)方式，將三級(jí)機(jī)械臂與二級(jí)機(jī)械臂相互連結(jié)；二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器可排列固定在支撐基座上端面、位于一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器與一級(jí)機(jī)械臂的相向的另一側(cè)且靠近一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器處；將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于更多級(jí)機(jī)械臂時(shí)的連結(jié)方式可以此類推。還可以將鋼絲繩表面均勻涂上一層高分子材料，以增加鋼絲繩的耐腐蝕性，提高其在護(hù)套管內(nèi)的潤(rùn)滑性和使用壽命，降低鋼絲繩與護(hù)套內(nèi)腔間的摩擦系數(shù)，提高鋼絲繩的傳遞效率。由于本發(fā)明采取了由鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別在由彈性金屬絲/片繞管長(zhǎng)度方向螺旋繞制而成的左、右護(hù)套內(nèi)腔內(nèi)沿其軸線運(yùn)動(dòng)，采用左、右卡箍限制護(hù)套的徑向和軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩沿護(hù)套軸線的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，本級(jí)機(jī)械臂的鋼絲繩護(hù)套軸向彎曲以適應(yīng)其余各級(jí)機(jī)械臂間的轉(zhuǎn)角變化，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩非直線狀態(tài)下的動(dòng)力傳遞。由于本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采取了將鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器置于支撐基座上，僅通過(guò)鋼絲繩和護(hù)套與機(jī)械臂連接，有效降低了機(jī)械臂的自重和機(jī)械臂內(nèi)部消耗，提聞了多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展后的末端攜載能力；由于本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中采用卡箍限制護(hù)套的徑向和軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩沿護(hù)套內(nèi)腔的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)不僅局限于鋼絲繩在直線狀態(tài)下傳遞驅(qū)動(dòng)力，還可以實(shí)現(xiàn)鋼絲繩非直線狀態(tài)下傳遞驅(qū)動(dòng)力；
本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，各級(jí)機(jī)械臂均采用相同的護(hù)套導(dǎo)向的鋼絲繩驅(qū)動(dòng)方式，本級(jí)機(jī)械臂的鋼絲繩護(hù)套軸向彎曲可以適應(yīng)前級(jí)機(jī)械臂間的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角變化，尤其適用于狹小縱深空間內(nèi)的多級(jí)機(jī)械臂避障和末端執(zhí)行操作的應(yīng)用場(chǎng)合。


圖I是本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于二級(jí)機(jī)械臂時(shí)的實(shí)施方式的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)縱向剖視示意圖。圖2是本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的近關(guān)節(jié)端卡箍側(cè)向的結(jié)構(gòu)剖視不意圖。圖3是將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于三級(jí)機(jī)械臂時(shí)的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)縱向剖視示意圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I :本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于二級(jí)機(jī)械臂時(shí)的實(shí)施方式圖I給出了本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于二級(jí)機(jī)械臂時(shí)實(shí)施方式的回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)縱向剖視示意圖，圖2給出了本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的近關(guān)節(jié)端卡箍側(cè)向的結(jié)構(gòu)剖視示意圖。為敘述方便，圖I中所示，讀者視角所處的方向?yàn)椤吧稀?，反之為“下”；下文中所稱的“左” “右”與附圖本身的左右方向一致；各級(jí)機(jī)械臂的兩端分別稱為“前端”和“后端”，但并不對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)起限定作用。如圖I和圖2中所示，本實(shí)施例一級(jí)機(jī)械臂4前端的上、下凸臺(tái)分別與二級(jí)機(jī)械臂I后端的上、下凸臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)軸和軸承連接，二者可以相對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪2的轉(zhuǎn)軸凸緣與二級(jí)機(jī)械臂I后端的上、下凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)面固定連接，一級(jí)機(jī)械臂4后端通過(guò)法蘭7與支撐基座8固定；一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10固定在支撐基座8的上端面上。所述一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10包括一級(jí)電機(jī)12、一級(jí)法蘭盤13和一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11，一級(jí)電機(jī)12的輸出軸一端位于支撐基座8的上端面之上,一級(jí)電機(jī)12的輸出軸軸線與支撐基座8的上端面垂直，將一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11與一級(jí)電機(jī)12的輸出軸通過(guò)鍵連接固定；一級(jí)電機(jī)12通過(guò)一級(jí)法蘭盤13固定在支撐基座8的上端面上。兩個(gè)完全相同的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5a、5b位于一級(jí)機(jī)械臂4的內(nèi)部，垂直于其根部凸緣53下端面的凸緣螺紋孔54分別通過(guò)螺釘與一級(jí)機(jī)械臂4前端相應(yīng)側(cè)的一級(jí)左、右螺紋孔41、42連接，使一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5a、5b與一級(jí)機(jī)械臂4的臂壁保持相對(duì)固定；卡箍盲孔51 —側(cè)朝向一級(jí)機(jī)械臂4后端,一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5a、5b的卡箍通孔52的中心線均與一級(jí)機(jī)械臂4的縱向保持平行關(guān)系。兩個(gè)相同的一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b置于一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10與一級(jí)機(jī)械臂4之間，并固定在支撐基座8的上端面；其卡箍盲孔51 —側(cè)朝向一級(jí)機(jī)械臂4后端,其根部凸緣53下端面與支撐基座8的上端面通過(guò)螺釘固定，兩個(gè)一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b的卡箍通孔52的中心線保持平行，通過(guò)在一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b的根部凸緣53下端面與支撐基座8的上端面之間增加合適厚度的墊塊，調(diào)整并保持兩個(gè)一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b的卡箍通孔52的中心線分別位于過(guò)一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11的兩個(gè)輪緣凹槽底部中心且垂直于一級(jí)電機(jī)12的輸出軸軸線的兩個(gè)平面上，并分別與一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11的兩個(gè)輪緣凹槽底部相切。將一級(jí)左、右護(hù)套6a、6b的一端緊緊嵌入相應(yīng)側(cè)的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5a、5b的卡箍盲孔51內(nèi)，端面止于其卡箍盲孔51與卡箍通孔52的階梯面,一級(jí)左、右護(hù)套6a、6b·的另一端緊緊嵌入相應(yīng)側(cè)的一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b的卡箍盲孔51內(nèi)，端面止于其卡箍盲孔51與卡箍通孔52的階梯面；護(hù)套兩端通過(guò)緊緊嵌入卡箍的卡箍盲孔51內(nèi)，可以限制護(hù)套沿徑向和軸向的運(yùn)動(dòng)。一級(jí)左旋鋼絲繩3a和一級(jí)右旋鋼絲繩3b的一端分別與一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪2固定，并分別按逆時(shí)針?lè)较蚝晚槙r(shí)針?lè)较蚶p繞在一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪2的兩道輪緣凹槽內(nèi)，一級(jí)左旋鋼絲繩3a的另一端依次穿過(guò)相應(yīng)側(cè)的一級(jí)左近關(guān)節(jié)端卡箍5a的卡箍通孔52、一級(jí)左護(hù)套6a內(nèi)腔、一級(jí)左近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a的卡箍通孔52，并按逆時(shí)針?lè)较蚶p繞在一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11的凹槽內(nèi)，漲緊后與一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11保持相對(duì)固定；同樣，一級(jí)右旋鋼絲繩3b的另一端依次穿過(guò)相應(yīng)側(cè)的一級(jí)右近關(guān)節(jié)端卡箍5b的卡箍通孔52、一級(jí)右護(hù)套6b內(nèi)腔、一級(jí)右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9b的卡箍通孔52，并按順時(shí)針?lè)较蚶p繞在一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11的另一道凹槽內(nèi)，漲緊后與一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11保持相對(duì)固定。本發(fā)明的第一種實(shí)施方式中，一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10的一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)一級(jí)左旋鋼絲繩3a和一級(jí)右旋鋼絲繩3b分別在一級(jí)左護(hù)套6a和一級(jí)右護(hù)套6b內(nèi)腔內(nèi)沿其軸線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而傳遞驅(qū)動(dòng)力到一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪2，實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩非直線狀態(tài)下的動(dòng)力傳遞；鋼絲繩保持漲緊狀態(tài)下，一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪2與一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11保持同向和同步轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)二級(jí)機(jī)械臂I相對(duì)于一級(jí)機(jī)械臂4的自由回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施方式中，一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5a、5b，一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b，一級(jí)左、右護(hù)套6a、6b和一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10作為一套完整的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，只用于二級(jí)機(jī)械臂I相對(duì)于一級(jí)機(jī)械臂4的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)，與多級(jí)機(jī)械臂中的其它機(jī)械臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相獨(dú)立，互不影響。因此，多級(jí)機(jī)械臂中的其它機(jī)械臂回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)需要分別配置與二級(jí)機(jī)械臂I回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)相同的、獨(dú)立的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，下面通過(guò)本發(fā)明第二種實(shí)施方式對(duì)此做一詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例2 :將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于多級(jí)機(jī)械臂的實(shí)施方式當(dāng)將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于三級(jí)機(jī)械臂14時(shí)，可采用與上述二級(jí)機(jī)械臂I結(jié)構(gòu)完全相同的三級(jí)機(jī)械臂14，采取與上述二級(jí)機(jī)械臂I和一級(jí)機(jī)械臂4之間完全相同的連結(jié)方式，將三級(jí)機(jī)械臂14與二級(jí)機(jī)械臂I相互連結(jié)。對(duì)于更多級(jí)機(jī)械臂串接的情況，其它各多級(jí)機(jī)械臂之間的連結(jié)方式可依此類推。圖3是將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于三級(jí)機(jī)械臂時(shí)的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)縱向剖視示意圖。本實(shí)施例中僅以三級(jí)機(jī)械臂14后端串接在二級(jí)機(jī)械臂I前端，通過(guò)本發(fā)明的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)三級(jí)機(jī)械臂14相對(duì)于二級(jí)機(jī)械臂I的回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)為例進(jìn)行說(shuō)明，再與三級(jí)機(jī)械臂14前端串接的所有其它各多級(jí)機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及連接方式均可依此類推。如圖3中所示，所述三級(jí)機(jī)械臂14后端的上、下凸臺(tái)內(nèi)側(cè)面與二級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪21的轉(zhuǎn)軸凸緣的端部固定連接；三級(jí)機(jī)械臂14后端的上、下凸臺(tái)分別與二級(jí)機(jī)械臂I前端的上、下凸臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)軸和軸承連接，采取和二級(jí)機(jī)械臂I后端與一級(jí)機(jī)械臂4前端的上、下凸臺(tái)的連接方式完全相同的方式，使三級(jí)機(jī)械臂14可以相對(duì)于二級(jí)機(jī)械臂I自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在二級(jí)機(jī)械臂I前端開(kāi)有平行于二級(jí)機(jī)械臂I橫截面的、貫穿臂壁的二級(jí)左、右螺
紋孔411、412，其方位、大小分別與一級(jí)機(jī)械臂4的兩個(gè)一級(jí)左、右螺紋孔41、42相同，兩個(gè)完全相同的二級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5al、5b2均置于二級(jí)機(jī)械臂I的內(nèi)部，分別與一級(jí)機(jī)械臂4的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5a、5b的方位調(diào)整、安裝固定方式相同,卡箍盲孔51 —側(cè)朝向二級(jí)機(jī)械臂I后端，二級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5al、5b2的卡箍通孔52的中心線均與二級(jí)機(jī)械臂I的縱向保持平行關(guān)系；將二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器101排列固定在支撐基座8上端面、位于一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10與一級(jí)機(jī)械臂4的相向的另一側(cè)且靠近一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器10 ;兩個(gè)二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9al、9b2與二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器101位于支撐基座8的上端面，固定在一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器與二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器之間的二級(jí)左旋鋼絲繩和二級(jí)右旋鋼絲繩經(jīng)過(guò)的位置；二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9al、9b2的卡箍通孔52的中心線和二級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪111的相互位置關(guān)系與前一種實(shí)施方式中所述的一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9a、9b的卡箍通孔52的中心線和一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11相互位置關(guān)系相同；二級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪111、二級(jí)電機(jī)121和二級(jí)法蘭盤131的相互位置關(guān)系、連接與安裝方式均與前一種實(shí)施方式中所述的一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪11、一級(jí)電機(jī)12和一級(jí)法蘭盤13的相互位置關(guān)系、連接與安裝方式相同；二級(jí)左護(hù)套6al和二級(jí)右護(hù)套6b2的兩端嵌入相應(yīng)側(cè)的二級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5al、5b2的卡箍盲孔51內(nèi)和二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9al、9b2的卡箍盲孔51內(nèi)，本實(shí)施例中的二級(jí)左護(hù)套6al和二級(jí)右護(hù)套6b2的長(zhǎng)度等于前一種實(shí)施方式中一級(jí)左護(hù)套6a或一級(jí)右護(hù)套6b的長(zhǎng)度與二級(jí)機(jī)械臂I的縱向長(zhǎng)度之和。二級(jí)左旋鋼絲繩3al和二級(jí)右旋鋼絲繩3b2的一端分別按逆時(shí)針和順時(shí)針?lè)较蚶p繞在二級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪21的兩道輪緣凹槽內(nèi)并與之固定，并分別依次穿過(guò)相應(yīng)側(cè)的二級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍5al、5b2的卡箍通孔52、二級(jí)左、右護(hù)套6al、6b2內(nèi)腔、二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍9al、9b2的卡箍通孔52，并分別按同樣方向纏繞在二級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪111的凹槽內(nèi)并與之固定。本實(shí)施方式中，二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器101帶動(dòng)二級(jí)左旋鋼絲繩3al和二級(jí)右旋鋼絲繩3b2在二級(jí)左護(hù)套6al和二級(jí)右護(hù)套6b2內(nèi)腔內(nèi)分別沿其軸線運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而傳遞驅(qū)動(dòng)力到三級(jí)機(jī)械臂14后端的二級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪21 ;二級(jí)左護(hù)套6al和二級(jí)右護(hù)套6b2的軸向彎曲以適應(yīng)二級(jí)機(jī)械臂I與一級(jí)機(jī)械臂4間的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)引起的轉(zhuǎn)角變化，實(shí)現(xiàn)了鋼絲繩非直線狀態(tài)下的動(dòng)力傳遞，因此，本發(fā)明尤其適合于多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展后的關(guān)節(jié)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。將本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)用于更多級(jí)機(jī)械臂時(shí)的連結(jié)方式可以此類推。本發(fā)明的上述兩種實(shí)施方式中，左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍的卡箍通孔的中心線與一級(jí)機(jī)械臂4的縱向保持完全或接近平行關(guān)系，將會(huì)減小護(hù)套的軸向彎曲程度，可以有效降低鋼絲繩與護(hù)套內(nèi)腔間的摩擦，提高鋼絲繩的傳遞效率。由于本發(fā)明采取了由鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別在由彈性金屬絲/片繞管長(zhǎng)度方向螺旋繞制而成的左、右護(hù)套內(nèi)腔內(nèi)沿其軸線運(yùn)動(dòng)，采用左、右卡箍限制護(hù)套的徑向和軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩沿護(hù)套軸線的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，本級(jí)機(jī)械臂的鋼絲繩護(hù)套軸向彎曲可以適應(yīng)其余各前級(jí)機(jī)械臂間的轉(zhuǎn)角變化，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩非直線狀態(tài)下的動(dòng)力傳遞。各級(jí)機(jī)械臂的鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器位于支撐基座8上，有效降低了機(jī)械臂的自重和內(nèi)部消耗，提高了多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展后的末端攜載能力，尤其適用于狹小縱深空間內(nèi)的多級(jí)機(jī)械臂避障和末端執(zhí)行操作的應(yīng)用場(chǎng)合。
本發(fā)明回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以將鋼絲繩表面均勻涂上一層高分子材料，以增加鋼絲繩的耐腐蝕性，提高其在護(hù)套管內(nèi)的潤(rùn)滑性和使用壽命，降低鋼絲繩與護(hù)套內(nèi)腔間的摩擦系數(shù)，提高鋼絲繩的傳遞效率。
權(quán)利要求
1.一種回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括一級(jí)機(jī)械臂(4)和二級(jí)機(jī)械臂(I)均為中空筒狀，在一級(jí)機(jī)械臂(4)前端和二級(jí)機(jī)械臂(I)的兩端平行于機(jī)械臂長(zhǎng)度方向設(shè)有相互平行的上、下兩個(gè)凸臺(tái)，二級(jí)機(jī)械臂(I)后端的上、下凸臺(tái)的外側(cè)面置于一級(jí)機(jī)械臂(4)前端的上、下凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)面之間，分別通過(guò)轉(zhuǎn)軸和軸承相互連接并保持相對(duì)自由轉(zhuǎn)動(dòng)；一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(2)的轉(zhuǎn)軸凸緣與二級(jí)機(jī)械臂(I)后端的上、下凸臺(tái)的內(nèi)側(cè)面固定連接；一級(jí)左旋鋼絲繩(3a)和一級(jí)右旋鋼絲繩(3b)的一端與一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(2)固定后分別按逆時(shí)針和順時(shí)針?lè)较蚶p繞在一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(2)的兩道輪緣凹槽內(nèi)，鋼絲繩的另一端經(jīng)一級(jí)機(jī)械臂(4)的內(nèi)部分別連接至固定在支撐基座(8)的上端面的一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(10);所述一級(jí)機(jī)械臂(4)的后端通過(guò)法蘭(7)固定在支撐基座(8)上； 其特征在于 所述一級(jí)左旋鋼絲繩(3a)和一級(jí)右旋鋼絲繩(3b)分別經(jīng)由固定在一級(jí)機(jī)械臂(4)內(nèi)·壁的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍(5a、5b)和固定在基座(8)上端面的一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡·箍(9a、9b)之間的一級(jí)左、右護(hù)套(6a、6b)后，連接固定至一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(10)上相應(yīng)的兩道輪緣凹槽內(nèi)； 該一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(10)包括一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(12)、一級(jí)驅(qū)動(dòng)器法蘭盤(13)和一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪(11):一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(12)通過(guò)一級(jí)驅(qū)動(dòng)器法蘭盤(13)固定在支撐基座(8)的上端面上，一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪(11)固定安裝在一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(12)輸出軸一端高于支撐基座(8)的上端面之上的位置，一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)(12)輸出軸的軸線與支撐基座(8)的上端面垂直；一級(jí)驅(qū)動(dòng)器電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪(11)的輪緣內(nèi)開(kāi)有與一級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(2)的輪緣凹槽結(jié)構(gòu)相同的兩道凹槽，用來(lái)纏繞并固定一級(jí)左旋鋼絲繩(3a)和一級(jí)右旋鋼絲繩(3b)； 所述一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍(5a、5b)和一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍(9a、9b)的結(jié)構(gòu)相同，各卡箍端部一側(cè)開(kāi)有同軸心關(guān)系的卡箍盲孔(51)和卡箍通孔(52)，垂直于其根部凸緣(53)下端面開(kāi)有凸緣螺紋孔(54)，各卡箍根部凸緣(53)通過(guò)螺釘分別固定在一級(jí)機(jī)械臂(4)的內(nèi)壁和支撐基座(8)的上端面，并使卡箍通孔(52)和卡箍盲孔(51)處于鋼絲繩穿過(guò)的位置上；用于鋼絲繩穿過(guò)的卡箍通孔(52)的孔徑大于鋼絲繩的直徑且小于護(hù)套的外徑，用于限制固定護(hù)套的卡箍盲孔(51)的孔徑大小與護(hù)套的外徑相同； 所述一級(jí)左護(hù)套(6a)和一級(jí)右護(hù)套(6b)為結(jié)構(gòu)、截面尺寸、材質(zhì)均相同的柔性中空細(xì)長(zhǎng)金屬管，由彈性金屬絲/片在繞管的長(zhǎng)度方向上螺旋繞制而成，護(hù)套的內(nèi)腔直徑為鋼絲繩繩徑的I. Γ1. 5倍，護(hù)套的外徑為鋼絲繩繩徑的2 2. 5倍； 所述一級(jí)左旋鋼絲繩(3a)和一級(jí)右旋鋼絲繩(3b)分別穿過(guò)一級(jí)左護(hù)套(6a)和一級(jí)右護(hù)套(6b)的內(nèi)腔，一級(jí)左護(hù)套(6a)和一級(jí)右護(hù)套(6b)的兩端分別嵌入相應(yīng)側(cè)的一級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍(5a、5b)的卡箍盲孔(51)內(nèi)和一級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍(9a、9b)的卡箍盲孔(51)內(nèi)以限制護(hù)套徑向運(yùn)動(dòng)；護(hù)套兩端的端面止于卡箍盲孔(51)與卡箍通孔(52)之間的階梯面，以限制護(hù)套軸向運(yùn)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求I所述的回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特征在于采用與二級(jí)機(jī)械臂(I)結(jié)構(gòu)完全相同的三級(jí)機(jī)械臂(14)，采取與所述二級(jí)機(jī)械臂(I)和一級(jí)機(jī)械臂(4)之間相同的連結(jié)方式，將三級(jí)機(jī)械臂(14)與二級(jí)機(jī)械臂(I)相互連結(jié)，二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(101)排列固定在支撐基座(8)上端面、位于一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(10)與一級(jí)機(jī)械臂(4)的相向的另一側(cè)且靠近一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(10);具體為將三級(jí)機(jī)械臂(14)后端的上、下凸臺(tái)內(nèi)側(cè)面與二級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(21)的轉(zhuǎn)軸凸緣的端部固定連接；該三級(jí)機(jī)械臂(14)后端的上、下凸臺(tái)分別與所述二級(jí)機(jī)械臂(I)前端的上、下凸臺(tái)通過(guò)轉(zhuǎn)軸和軸承連接的方式和二級(jí)機(jī)械臂(I)后端與一級(jí)機(jī)械臂(4)前端的上、下凸臺(tái)的連接方式完全相同，三級(jí)機(jī)械臂(14)可以相對(duì)于二級(jí)機(jī)械臂(I)自由轉(zhuǎn)動(dòng)； 二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍(9al、9b2)位于支撐基座(8)的上端面，固定在一級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(10)與二級(jí)鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器(101)之間的二級(jí)左旋鋼絲繩(3al)和二級(jí)右旋鋼絲繩(3b2 )經(jīng)過(guò)的位置；二級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪(111 )、二級(jí)電機(jī)(121)和二級(jí)法蘭盤(131)的相互位置關(guān)系、連接與安裝方式均與所述一級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪(11)、一級(jí)電機(jī)(12)和一級(jí)法蘭盤(13)的相互位置關(guān)系、連接與安裝方式相同；二級(jí)左護(hù)套(6al)和二級(jí)右護(hù)套(6b2)的兩端分別嵌入相應(yīng)側(cè)的二級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍(5al、5b2)和二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍(9al、9b2)的卡箍盲孔(51)內(nèi)； 一端固定在二級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(21)凹槽內(nèi)的二級(jí)左旋鋼絲繩(3al)和二級(jí)右旋鋼絲繩 (3b2)分別按逆時(shí)針和順時(shí)針?lè)较蚶p繞在二級(jí)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)輪(21)的兩道輪緣凹槽內(nèi)，并分別依次穿過(guò)相應(yīng)側(cè)的二級(jí)左、右近關(guān)節(jié)端卡箍(5al、5b2)的卡箍通孔(52)、二級(jí)左、右護(hù)套(6al、6b2)內(nèi)腔、二級(jí)左、右近驅(qū)動(dòng)器端卡箍(9al、9b2)的卡箍通孔(52)，并分別按同樣方向纏繞在二級(jí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪(111)的凹槽內(nèi)并與之固定。
3.如權(quán)利要求I或2所述的回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特征在于將鋼絲繩表面均勻涂上一層高分子材料，以增加鋼絲繩的耐腐蝕性，提高其在護(hù)套管內(nèi)的潤(rùn)滑性和使用壽命，降低鋼絲繩與護(hù)套內(nèi)腔間的摩擦系數(shù)，提高鋼絲繩的傳遞效率。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種回轉(zhuǎn)式機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，特征是由鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器帶動(dòng)左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別在由彈性金屬絲/片繞管長(zhǎng)度方向螺旋繞制而成的左、右護(hù)套內(nèi)腔內(nèi)沿其軸線運(yùn)動(dòng)，采用左、右卡箍限制護(hù)套的徑向和軸向運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩沿護(hù)套軸線的導(dǎo)向運(yùn)動(dòng)，本級(jí)機(jī)械臂的鋼絲繩護(hù)套軸向彎曲以適應(yīng)其余各前級(jí)機(jī)械臂間的轉(zhuǎn)角變化，實(shí)現(xiàn)鋼絲繩非直線狀態(tài)下的動(dòng)力傳遞。各級(jí)機(jī)械臂的鋼絲繩驅(qū)動(dòng)器位于支撐基座上，有效降低了機(jī)械臂的自重和內(nèi)部消耗，提高了多級(jí)機(jī)械臂串接擴(kuò)展后的末端攜載能力，尤其適用于狹小縱深空間內(nèi)的多級(jí)機(jī)械臂避障和末端執(zhí)行操作的應(yīng)用場(chǎng)合。
文檔編號(hào)B25J18/00GK102941579SQ201210407310
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者吳寶元, 閆清泉, 張強(qiáng), 汪增福 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院