一種可均勻彎曲的串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械設(shè)備，尤其是涉及一種串聯(lián)機(jī)器人，具體的，涉及一種繩驅(qū)動(dòng)的一種可均勾彎曲的串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]繩驅(qū)動(dòng)是對(duì)傳統(tǒng)機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的一種發(fā)展。相比于常規(guī)的串聯(lián)機(jī)器臂，采用繩驅(qū)動(dòng)可以有效減少機(jī)器人手臂的自重，并提高速度和加速度。同時(shí)由于降低了關(guān)節(jié)或者傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度，也有助于減小機(jī)器人手臂的外形尺寸。
[0003]在一些空間尺寸狹小且對(duì)機(jī)器人自由度要求較高的場(chǎng)合，采用繩驅(qū)動(dòng)是一種簡(jiǎn)便有效的方法。機(jī)器人手臂的自由度主要由機(jī)器人的關(guān)節(jié)所決定，在尺寸足夠小的前提下如何設(shè)計(jì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)也是一個(gè)關(guān)鍵問題。
[0004]經(jīng)檢索，公開號(hào)為103251458A的中國(guó)發(fā)明專利，涉及一種手術(shù)機(jī)器人，用于空間狹小且操作復(fù)雜的環(huán)境，其手臂為剛性桿多關(guān)節(jié)手臂。但該專利中涉及的機(jī)器人手臂關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)仍較為復(fù)雜，且單個(gè)關(guān)節(jié)的可動(dòng)范圍顯得不足。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的機(jī)器人手臂結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問題，本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠的可均勻彎曲的串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，在保證機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍和精度要求的同時(shí)，盡量降低機(jī)構(gòu)復(fù)雜程度，方便機(jī)器人拆裝及維護(hù)，降低成本。
[0006]本發(fā)明為解決上述目標(biāo)技術(shù)問題所采取的方案為:
[0007]本發(fā)明提供一種可均勻彎曲的串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)由關(guān)節(jié)本體、骨架絲和驅(qū)動(dòng)絲組成，其中:
[0008]所述機(jī)構(gòu)由關(guān)節(jié)本體、骨架絲和驅(qū)動(dòng)絲組成，其中:
[0009]所述關(guān)節(jié)本體包含多個(gè)結(jié)構(gòu)相同且串聯(lián)在一起的關(guān)節(jié)組件和一個(gè)夾緊塊，且關(guān)節(jié)組件和夾緊塊上均開有相對(duì)于關(guān)節(jié)組件中心軸線對(duì)稱分布的多個(gè)通孔；
[0010]所述驅(qū)動(dòng)絲分為本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲和非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲；
[0011]所述骨架絲從關(guān)節(jié)組件和夾緊塊所開的通孔穿過，用作關(guān)節(jié)的支撐；所述本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲從關(guān)節(jié)組件所開的通孔穿過并由夾緊塊鎖緊；所述非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲成排從關(guān)節(jié)組件和夾緊塊所開的通孔穿過后延伸至其它關(guān)節(jié)處；本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲在所述通孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)夾緊塊一起運(yùn)動(dòng)，并使得關(guān)節(jié)組件發(fā)生被迫運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生關(guān)節(jié)的彎曲變形。
[0012]優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)組件上所開通孔位置呈十字狀軸對(duì)稱分布，分別供骨架絲和驅(qū)動(dòng)絲穿過；其中:在縱向上下兩側(cè)各有一個(gè)通孔，供本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲穿過，然后由夾緊塊鎖緊；橫向分布多個(gè)通孔，最外側(cè)左右兩個(gè)通孔分別穿過兩根骨架絲，然后從夾緊塊上所開的通孔中穿出，并延伸至其它關(guān)節(jié)處；橫向連線上還分布有X個(gè)通孔，供非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲并排穿過。
[0013]優(yōu)選地，所述關(guān)節(jié)組件為2-5個(gè)，關(guān)節(jié)可彎曲角度在0?125°范圍內(nèi)，可彎曲角度范圍的上限隨關(guān)節(jié)組件數(shù)量不同而有所差別。
[0014]優(yōu)選地，所述多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的關(guān)節(jié)組件之間在邊緣棱線處緊密貼合，類似鉸鏈的功能。
[0015]優(yōu)選地，所述骨架絲為并行的兩根可彈性變形的合金絲。
[0016]優(yōu)選地，所述驅(qū)動(dòng)絲為醫(yī)用鋼絲繩，其中:本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲為兩根；非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲的數(shù)量則為2XX根，X為要連接在所述串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)末端的關(guān)節(jié)的數(shù)量。
[0017]優(yōu)選地，所述夾緊塊位于所述串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的末端，分為兩部分:與關(guān)節(jié)組件直接接觸的一部分的構(gòu)造與關(guān)節(jié)組件相同，另一部分為壓塊。
[0018]本發(fā)明所述機(jī)構(gòu)能夠作出均勻的彎曲動(dòng)作，其實(shí)現(xiàn)方式是:夾緊塊及其相鄰的幾個(gè)關(guān)節(jié)組件不受限制，離夾緊塊最遠(yuǎn)的一個(gè)關(guān)節(jié)組件固定或者相對(duì)固定，拉動(dòng)本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲中的一根，使其在關(guān)節(jié)組件所開的通孔內(nèi)滑動(dòng)，則其固連在夾緊塊中的部分會(huì)帶動(dòng)夾緊塊向受拉的一側(cè)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，也使骨架絲開始彎曲，骨架絲在彎曲的同時(shí)會(huì)使相鄰的關(guān)節(jié)組件發(fā)生被迫運(yùn)動(dòng)而向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，其余關(guān)節(jié)組件情況相同；骨架絲會(huì)迫使所有關(guān)節(jié)組件向同一側(cè)運(yùn)動(dòng)，從而形成整個(gè)關(guān)節(jié)的彎曲動(dòng)作；另一根本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲則在通孔內(nèi)反方向滑動(dòng)，兩根本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲的運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)回路。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0020]本發(fā)明所涉及的機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，易于加工實(shí)現(xiàn)，便于組裝及拆卸、更換和維護(hù)；在關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)范圍和關(guān)節(jié)尺寸方面的選擇也更加靈活，可以顯著降低制造和維護(hù)成本。本發(fā)明適用于空間狹小但精度要求較高、操作復(fù)雜的場(chǎng)合，也可用于其它受力不大的裝置中。
【附圖說明】
[0021]通過閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
[0022]圖la、圖lb為本發(fā)明一實(shí)施例外觀及構(gòu)成示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例中關(guān)節(jié)組件開孔和骨架絲、驅(qū)動(dòng)絲分布示意圖；
[0024]圖3a-圖3c為本發(fā)明一實(shí)施例中關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)示意圖；
[0025]圖中:壓塊1，夾緊塊組件2，關(guān)節(jié)組件3，骨架絲4，非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲5，本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6，緊固銷7。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0027]如圖la、圖lb所示，一種可均勻彎曲的串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括關(guān)節(jié)本體、骨架絲4和驅(qū)動(dòng)絲，其中:所述關(guān)節(jié)本體包括三個(gè)相同且串聯(lián)在一起的關(guān)節(jié)組件3和一個(gè)夾緊塊；所述骨架絲4從所述關(guān)節(jié)組件和夾緊塊內(nèi)部所開的通孔穿過，用作關(guān)節(jié)的支撐；所述驅(qū)動(dòng)絲包含本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6和非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲5，所述本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6從所述關(guān)節(jié)組件內(nèi)部通孔穿過，并由夾緊塊鎖緊；所述非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲5從所述關(guān)節(jié)組件和夾緊塊內(nèi)的通孔穿過后延伸至其它關(guān)節(jié)處。本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6在所述通孔內(nèi)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)夾緊塊一起運(yùn)動(dòng)，并使得關(guān)節(jié)組件發(fā)生被迫運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生關(guān)節(jié)的彎曲變形。
[0028]所述本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6和非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲5均能在通孔內(nèi)自由滑動(dòng)；非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲5在通孔內(nèi)的運(yùn)動(dòng)不會(huì)對(duì)本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲發(fā)生影響，即對(duì)關(guān)節(jié)本體無影響；本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6的運(yùn)動(dòng)也不會(huì)對(duì)非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲的長(zhǎng)度產(chǎn)生影響。
[0029]所述夾緊塊由壓塊丨、夾緊塊組件2和緊固銷7組成，關(guān)節(jié)組件3、夾緊塊組件2和壓塊1串聯(lián)，其中壓塊1位于所述串聯(lián)機(jī)器人關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的末端，其與夾緊塊組件2貼合，并由緊固銷7固連(可拆卸)。
[0030]結(jié)合圖2，在一具體實(shí)施例中，多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的所述關(guān)節(jié)組件3和壓塊1上均開有八個(gè)通孔，八個(gè)通孔呈十字狀軸對(duì)稱分布，其中:縱向上下各一個(gè)、橫向分布有六個(gè)；骨架絲4為兩根彈性合金絲，分別穿過關(guān)節(jié)組件3上橫向左右最外側(cè)的兩個(gè)通孔，然后從壓塊1上所開的通孔中穿出，并延伸至其它關(guān)節(jié)處；驅(qū)動(dòng)絲包括八根非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲5和兩根本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)絲6，其中:八根非本關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)鋼絲5每?jī)筛唤M并排穿過關(guān)節(jié)組件3上橫向位于中