發(fā)明涉及一種及機(jī)器人關(guān)節(jié)裝置,具體涉及一種繩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)裝置,屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):現(xiàn)在機(jī)器人領(lǐng)域采用液壓缸驅(qū)動(dòng)技術(shù)的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)方式有直接驅(qū)動(dòng)和繩輪驅(qū)動(dòng)等幾種,其中直接驅(qū)動(dòng)方式是將液壓缸兩端直接連接在關(guān)節(jié)的兩部分進(jìn)行直接驅(qū)動(dòng),繩輪驅(qū)動(dòng)方式(如美國(guó)雷神公司的發(fā)明專利CN200980142653.0)采用一對(duì)或多對(duì)液壓缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)繩輪,進(jìn)而驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)。直接驅(qū)動(dòng)方式在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)到某些角度時(shí)所占的空間較大,并且所提供的力矩曲線起伏較大。繩輪驅(qū)動(dòng)方式由于采用一對(duì)或多對(duì)液壓缸同時(shí)驅(qū)動(dòng)一個(gè)繩輪,所以橫向尺寸較大,整個(gè)關(guān)節(jié)所占的空間較大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:有鑒于此,本發(fā)明提供一種雙側(cè)繩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)裝置,能夠有效解決機(jī)器人關(guān)節(jié)尺寸大、力矩曲線起伏大等問題。所述的雙側(cè)繩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)裝置,其特征在于,包括:上連接體、驅(qū)動(dòng)部件A、下連接體、驅(qū)動(dòng)部件B和關(guān)節(jié).所述關(guān)節(jié)包括關(guān)節(jié)軸套、關(guān)節(jié)左側(cè)板和關(guān)節(jié)右側(cè)板;所述關(guān)節(jié)軸套與關(guān)節(jié)左側(cè)板、關(guān)節(jié)右側(cè)板及下連接體配合形成鉸接自由度;所述驅(qū)動(dòng)部件A和驅(qū)動(dòng)部件B分別用于驅(qū)動(dòng)下連接體繞關(guān)節(jié)向兩個(gè)相反方向轉(zhuǎn)動(dòng).所述下連接體一側(cè)圓周面的中間位置加工有繩槽A,在與其相對(duì)側(cè)的關(guān)節(jié)左側(cè)板、關(guān)節(jié)右側(cè)板上分別設(shè)置有關(guān)節(jié)左側(cè)板繩槽和關(guān)節(jié)右側(cè)板繩槽.所述驅(qū)動(dòng)部件A包括:液壓缸A、上連接筒和柔性繩A;所述液壓缸A固定安裝在所述上連接體內(nèi)的安裝槽中,所述柔性繩A的一端通過上連接筒與液壓缸A的活塞相連,另一端依次繞過換向輪A和繩槽A與固定在下連接體上的繩銷相連;所述換向輪A的軸線平行于關(guān)節(jié)軸套的軸線.所述驅(qū)動(dòng)部件B包括:液壓缸B、下連接筒、左柔性繩B和右柔性繩C;所述液壓缸B固定安裝在所述下連接體內(nèi)的安裝槽中,所述下連接筒與液壓缸B的液壓桿相連,下連接筒沿液壓缸B液壓桿的軸向設(shè)置有兩個(gè)平行的連接端,分別為左連接端和右連接端;所述左柔性繩B的一端與下連接筒的左連接端相連,另一端依次繞過換向輪B和關(guān)節(jié)左側(cè)板繩槽后固定在關(guān)節(jié)左側(cè)板上的固定孔內(nèi);所述右柔性繩C的一端與下連接筒的右連接端相連,另一端依次繞過換向輪C和關(guān)節(jié)右側(cè)板繩槽后固定在關(guān)節(jié)右側(cè)板上的固定孔內(nèi);所述換向輪B和換向輪C的軸線在同一直線上,均平行于關(guān)節(jié)軸套的軸線。在所述下連接體繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)方向上分別設(shè)置有用于限制其轉(zhuǎn)動(dòng)角度的限位結(jié)構(gòu)。所述限位結(jié)構(gòu)具體為:在所述上連接體與所述關(guān)節(jié)連接端的端部,安裝換向輪A一側(cè)加工有凸起A,通過所述凸起A限制所述下連接體在所述驅(qū)動(dòng)部件A的驅(qū)動(dòng)下繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度;在所述上連接體與所述關(guān)節(jié)連接端的端部,安裝換向輪A的相對(duì)側(cè)有加工有倒角平面,所述下連接體上與之對(duì)應(yīng)的位置加工有凸起B(yǎng),所述倒角平面和凸起B(yǎng)配合限制所述下連接體在所述驅(qū)動(dòng)部件B的驅(qū)動(dòng)下繞關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。在所述關(guān)節(jié)軸套中安裝有測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度編碼器。有益效果:(1)下連接體兩個(gè)方向的轉(zhuǎn)動(dòng)分別通過兩個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng),并將驅(qū)動(dòng)液壓缸分別布置在上臂和下臂內(nèi)部,結(jié)構(gòu)緊湊,與傳統(tǒng)的繩輪驅(qū)動(dòng)方式相比顯著減小了關(guān)節(jié)的橫向尺寸。(2)通過改變關(guān)節(jié)左側(cè)板繩槽、關(guān)節(jié)右側(cè)板繩槽及繩槽A的軌跡形狀能夠?qū)崿F(xiàn)不同的力矩曲線,以滿足不同使用情況。附圖說明圖1為該關(guān)節(jié)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖;圖2為該關(guān)節(jié)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為驅(qū)動(dòng)部件A的連接示意圖;圖4為驅(qū)動(dòng)部件B的連接示意圖。其中:1-上臂、4-液壓缸A、5-上連接筒、6-柔性繩A、7-關(guān)節(jié)左側(cè)板、8-關(guān)節(jié)右側(cè)板、9-關(guān)節(jié)軸套、10-下臂、13-液壓缸B、14-下連接筒、15-左柔性繩B、16-右柔性繩C、18-換向輪A、19-換向輪B、20-換向輪C、21-上臂凸起、22-上臂倒角平面、23-下臂凸起具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖并舉實(shí)施例,對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。本實(shí)施例提供一種雙側(cè)繩輪驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人臂部關(guān)節(jié)裝置,該裝置結(jié)構(gòu)緊湊,與傳統(tǒng)的繩輪驅(qū)動(dòng)方式相比顯著減小了關(guān)節(jié)的橫向尺寸。該關(guān)節(jié)裝置的整體結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示,包括上臂1、驅(qū)動(dòng)部件A、下臂10、驅(qū)動(dòng)部件B和關(guān)節(jié)。所述關(guān)節(jié)包括關(guān)節(jié)軸套9、關(guān)節(jié)左側(cè)板7和關(guān)節(jié)右側(cè)板8。所述關(guān)節(jié)軸套9用來與關(guān)節(jié)左側(cè)板7、關(guān)節(jié)右側(cè)板8及下臂10配合形成鉸接自由度;具體為:所述上臂1的左右兩側(cè)分別連接相互平行的關(guān)節(jié)左側(cè)板7和關(guān)節(jié)右側(cè)板8,所述下臂10與通過關(guān)節(jié)軸套9與關(guān)節(jié)左側(cè)板7及關(guān)節(jié)右側(cè)板8鉸接在一起(即關(guān)節(jié)左側(cè)板7及關(guān)節(jié)右側(cè)板8的一端分別套裝在所述關(guān)節(jié)軸套9軸向的兩端,另一端分別與上臂1的左右兩側(cè)相連),并在軸承的作用下可以繞關(guān)節(jié)軸套9靈活轉(zhuǎn)動(dòng)??稍谒鲫P(guān)節(jié)軸套9中安裝測(cè)量其轉(zhuǎn)動(dòng)角度的角度編碼器。所述下臂10一側(cè)圓周面的中間位置加工有繩槽A,在與其相對(duì)側(cè)的關(guān)節(jié)左側(cè)板7、關(guān)節(jié)右側(cè)板8上分別設(shè)置有關(guān)節(jié)左側(cè)板繩槽和關(guān)節(jié)右側(cè)板繩槽。如圖3所示,所述上臂1為驅(qū)動(dòng)部件A的承重構(gòu)件,所述驅(qū)動(dòng)部件A用于驅(qū)動(dòng)下臂10順時(shí)針運(yùn)動(dòng)(圖1所示的方向),具體包括:液壓缸A4、上連接筒5和柔性繩A6。所述液壓缸A4固定安裝在所述上臂1中的安裝槽內(nèi),上臂1用來定位并遮擋的液壓缸A4;柔性繩A6的一端通過上連接筒5與液壓缸A4的活塞相連,另一端依次繞過換向輪18A和繩槽A后固定在位于下臂10上的繩銷上。所述換向輪18A的軸線平行于關(guān)節(jié)軸套9的軸線,換向輪18A用于改變?nèi)嵝岳KA6的方向,以保證液壓缸A4的活塞桿不承受徑向力而彎曲。如圖4所示,所述下臂10為驅(qū)動(dòng)部件B的承重構(gòu)件,所述驅(qū)動(dòng)部件B用于驅(qū)動(dòng)下臂10逆時(shí)針運(yùn)動(dòng),具體包括:液壓缸B13、下連接筒14、左柔性繩B15和右柔性繩C16。所述液壓缸B13固定安裝在所述下臂10中的安裝槽內(nèi),下臂10用來定位并遮擋的液壓缸B13。所述下連接筒14與液壓缸B13的液壓桿相連,下連接筒14沿液壓缸B13液壓桿的軸向設(shè)置有兩個(gè)平行的連接端(分別為左連接端和右連接端),左柔性繩B15的一端與下連接筒14的左連接端相連,另一端依次繞過換向輪B19和關(guān)節(jié)左側(cè)板繩槽后固定在關(guān)節(jié)左側(cè)板7的固定孔內(nèi);右柔性繩C16的一端與下連接筒14的右連接端相連,另一端依次繞過換向輪C20和關(guān)節(jié)右側(cè)板繩槽后固定在關(guān)節(jié)右側(cè)板8的固定孔內(nèi)。所述換向輪B19和換向輪C20的軸線在同一直線上,均平行于關(guān)節(jié)軸套9的軸線。所述換向輪B19用于改變左柔性繩B15的方向,換向輪C20用于改變右柔性繩C16的方向,以保證液壓缸B13的液壓桿不承受徑向力而彎曲。如圖3所示,在上臂1上安裝換向輪A18一側(cè)加工有上臂凸起21,所述上臂凸起21與下臂10一起起到限制下臂10繞關(guān)節(jié)順時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)極限角度的作用。在上臂1安裝換向輪A18的相對(duì)側(cè)有上臂倒角平面22,所述上臂倒角平面22與下臂10上的下臂凸起23一起起到限制下臂10繞上臂1逆時(shí)針方向運(yùn)動(dòng)極限角度的作用??筛鶕?jù)實(shí)際使用情況改變上臂凸起21、上臂倒角平面22和下臂凸起23的位置,以獲得不同的關(guān)節(jié)活動(dòng)范圍。其工作原理為(設(shè)該關(guān)節(jié)裝置處于的初始狀態(tài)為豎直狀態(tài),且上臂1為固定不動(dòng)):(1)下臂10順時(shí)針運(yùn)動(dòng):控制液壓缸A4的液壓桿收回(即向上運(yùn)動(dòng)),帶動(dòng)上連接筒5運(yùn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)柔性繩A6向上運(yùn)動(dòng)。由于柔性繩A6下端通過繩銷與下臂10連接,中間繞過繩槽A并沿著換向輪A18運(yùn)動(dòng),所以液壓缸A4收回最終實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作是下臂10及安裝在下臂10上的各零件繞關(guān)節(jié)軸套9作順時(shí)針運(yùn)動(dòng),在該過程中,在左柔性繩B15和右柔性繩C16的作用下液壓缸B13被動(dòng)伸出。(2)下臂10逆時(shí)針運(yùn)動(dòng):控制液壓缸B13的液壓桿收回(即向下運(yùn)動(dòng)),帶動(dòng)下連接筒14運(yùn)動(dòng),進(jìn)而帶動(dòng)左柔性繩B15和右柔性繩C16向下運(yùn)動(dòng)。由于左柔性繩B15與關(guān)節(jié)左側(cè)板7相連,中間繞過關(guān)節(jié)左側(cè)板繩槽并沿著換向輪B19運(yùn)動(dòng);右柔性繩C16與關(guān)節(jié)右側(cè)板8相連,中間繞過關(guān)節(jié)右側(cè)板繩槽并沿著換向輪C20運(yùn)動(dòng),所以液壓缸B13收回最終實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作是下臂10及安裝在下臂10上的各零件繞關(guān)節(jié)軸套9逆時(shí)針運(yùn)動(dòng),在該過程中,在柔性繩A6的作用下液壓缸A4被動(dòng)伸出。綜上所述,以上僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已,并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。