柔性臂的驅動裝置的製作方法

2023-05-13 00:53:17

本發明涉及智能機械臂技術領域，具體而言，涉及一種柔性臂的驅動裝置。

背景技術：

相關技術中的柔性臂驅動裝置無論是採用三繩索驅動還是四繩索驅動，在裝換時都是需要將整臂中的繩索一根一根的在驅動中沿繩路牽引並固定好，消耗大量的裝配時間。此外，為了便於安裝繩索，相關技術中的驅動裝置中繩索相對於中心的偏移直徑大大超過了繩索在整臂中相對於中心的偏移直徑，使得整臂中的繩索在進入驅動裝置時要進行擴線，此外相關技術中的驅動中繩索還進行繞彎布置，大大增加了摩擦力和增大了繩索變化量誤差。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種柔性臂的驅動裝置，該柔性臂的驅動裝置具有裝配時間短、可靠性高等優點。

為實現上述目的，根據本發明的實施例提出一種柔性臂的驅動裝置，所述柔性臂的驅動裝置包括：支撐座，所述支撐座包括前支撐板和後支撐板，所述前支撐板和所述後支撐板均為環形；整臂布繩鎖緊機構，所述整臂布繩鎖緊機構包括：連接筒，所述連接筒的兩端分別與所述前支撐板和所述後支撐板相連；多個驅動繩索，多個所述驅動繩索沿所述連接筒的周向間隔設置且與所述柔性臂的柔性整臂相連；多個拉繩機構，多個所述拉繩機構沿所述前支撐板和所述後支撐板的周向間隔設置，每個所述拉繩機構包括：導軌，所述導軌連接在所述前支撐板和所述後支撐板之間；滑塊，所述滑塊可滑動地設在所述導軌上；轉動塊，所述轉動塊在裝卸位置和工作位置之間可轉動地設在所述滑塊上，轉動塊上設有繩索槽，所述轉動塊在所述工作位置時與所述拉繩機構在徑向上相對的所述驅動繩索配合在所述繩索槽內且隨所述轉動塊一同移動，所述轉動塊在所述裝卸位置時所述驅動繩索脫離所述繩索槽，所述轉動塊在所述滑塊貼合所述前支撐板時移動至所述裝卸位置；彈簧，所述彈簧連接在所述滑塊和所述轉動塊之間且常驅動所述轉動塊向所述工作位置移動；多個絲杆推力機構，多個所述絲杆推力機構設在所述支撐座上且與所述滑塊傳動連接。

根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置，具有裝配時間短、可靠性高等優點。

另外，根據本發明上述實施例的柔性臂的驅動裝置還可以具有如下附加的技術特徵：

根據本發明的一個實施例，所述連接筒穿過所述前支撐板且與所述柔性臂的柔性整臂相連。這樣便於所述柔性臂的驅動裝置對所述柔性臂的柔性整臂進行驅動。

可選地，所述滑塊的一端可滑動地設在所述滑軌上且另一端設有安裝槽，所述安裝槽上設有安裝孔，所述轉動塊上設有通孔，所述轉動塊通過配合在所述安裝孔和所述通孔內的銷軸可轉動地安裝在所述滑塊上。這樣便於所述轉動塊的順暢轉動。

進一步地，所述安裝槽內設有限位平面，所述轉動塊在所述工作位置時止抵在所述限位平面上。這樣可以利用所述限位平面對所述轉動塊在所述工作位置時進行限位。

根據本發明的又一個實施例，所述驅動繩索包括：彈性件，所述彈性件的一端與所述連接筒的後端相連；繩索，所述繩索的一端與所述柔性臂的柔性整臂相連；剛性套，所述剛性套分別與所述彈性件和所述繩索相連。這樣可以利用所述驅動繩索對所述柔性臂的柔性整臂的運動進行控制。

進一步地，所述繩索的直徑小於所述繩索槽的最大寬度，所述剛性套的外徑大於所述繩索槽的最大寬度。這樣便於所述繩索置於所述繩索槽內。

可選地，所述絲杆推力機構包括：驅動電機，所述驅動電機設在所述後支撐板上；絲杆，所述絲杆的兩端分別可轉動地設在所述前支撐板和所述後支撐板上且與所述驅動電機傳動連接；螺母組件，所述螺母組件套設在所述絲杆上且與所述絲杆螺紋配合，所述螺母組件與所述滑塊相連，所述螺母組件隨所述絲杆的轉動在所述絲杆的軸向上移動。這樣所述絲杆將所述驅動電機的旋轉運動轉化為所述螺母組件的直線運動。

根據本發明的再一個實施例，所述柔性臂的驅動裝置還包括聯軸器，所述驅動電機和所述絲杆通過所述聯軸器相連。這樣便於提高所述驅動電機和所述絲杆的連接可靠性。

可選地，所述連接筒包括：前端過繩鎖緊段，所述前端過繩鎖緊段上設有前定位環，所述前定位環上設有多個繩索過孔，多個所述驅動繩索分別穿過多個所述繩索過孔，所述前端過繩鎖緊段與所述前支撐板相連，所述前定位環上設有適於插接定位銷的周向定位孔；中間布繩段，所述中間布繩段的前端與所述前端過繩鎖緊段相連；後端軸段，所述後端軸段分別與所述中間布繩段和所述後支撐板相連，所述後端軸段上設有後定位環，所述後定位環上設有多個繩索固定孔，多個所述驅動繩索分別固定在多個所述繩索固定孔內。這樣便於提高所述驅動裝置的裝配效率。

進一步地，所述中間布繩段的長度大於所述滑塊的預定行程。這樣可以使所述彈性件在預定行程內處於拉伸狀態。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

本發明的上述和/或附加的方面和優點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1是根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置的結構示意圖。

圖2是根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置的結構示意圖，其中轉動塊在所述裝卸位置。

圖3是根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置的結構示意圖，其中轉動塊在所述工作位置。

圖4是根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置的支撐座和絲杆推力機構的結構示意圖。

圖5是根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置的拉繩機構的結構示意圖。

圖6是根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置的整臂布繩鎖緊機構的結構示意圖。附圖標記：柔性臂的驅動裝置1、支撐座100、前支撐板110、後支撐板120、整臂布繩鎖緊機構200、連接筒210、前端過繩鎖緊段211、前定位環212、繩索過孔213、周向定位孔214、中間布繩段215、後端軸段216、後定位環217、繩索固定孔218、驅動繩索220、彈性件221、繩索222、剛性套223、拉繩機構300、導軌310、滑塊320、安裝槽321、限位平面322、轉動塊330、繩索槽331、彈簧340、銷軸350、絲杆推力機構400、驅動電機410、絲杆420、螺母組件430、聯軸器500。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考附圖描述根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1。

如圖1-圖6所示，根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1包括支撐座100、整臂布繩鎖緊機構200、拉繩機構300和絲杆推力機構400。

支撐座100包括前支撐板110和後支撐板120(前後方向如圖1-圖4中的箭頭b所示)，前支撐板110和後支撐板120均為環形。整臂布繩鎖緊機構200包括連接筒210和多個驅動繩索220，連接筒210的兩端分別與前支撐板110和後支撐板120相連。多個驅動繩索220沿連接筒210的周向間隔設置且與所述柔性臂的柔性整臂相連。多個拉繩機構300沿前支撐板110和後支撐板120的周向間隔設置，每個拉繩機構300包括導軌310、滑塊320、轉動塊330和彈簧340，導軌310連接在前支撐板110和後支撐板120之間。滑塊320可滑動地設在導軌310上。轉動塊330在所述裝卸位置和所述工作位置之間可轉動地設在滑塊320上，轉動塊330上設有繩索槽331，轉動塊330在所述工作位置時與拉繩機構300在徑向上相對的驅動繩索220配合在繩索槽331內且隨轉動塊330一同移動，轉動塊330在所述裝卸位置時驅動繩索220脫離繩索槽331，轉動塊330在滑塊320貼合前支撐板110時移動至所述裝卸位置。彈簧340連接在滑塊320和轉動塊330之間且常驅動轉動塊330向所述工作位置移動。多個絲杆推力機構400設在支撐座100上且與滑塊320傳動連接。

下面參考附圖描述根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1的工作過程。

當驅動裝置1處於裝卸狀態時，在絲杆推力機構400的驅動下，拉繩機構300中的轉動塊330開始向前支撐座110靠近接觸，在接觸力的擠壓下，彈簧340被壓縮，轉動塊330轉動，直至滑塊320與前支撐座110接觸，絲杆推力機構400停止工作，此時轉動塊330轉動到最高位置，與驅動繩索220完全脫離，在整臂布繩鎖緊機構200裝配與取出時，互不幹涉。

當驅動裝置1處於工作狀態時，在整臂與驅動裝置1快速裝配完後，絲杆推力機構400啟動，滑塊320脫離前支撐座110，拉繩機構300中的轉動塊330在彈簧340的作用下轉動，直到各驅動繩索220在對應轉動塊330的繩索槽331。當滑塊組件320移動至轉動塊330端面頂住驅動繩索220時，此時可操作絲杆推力機構400配合啟動對整臂進行控制。多個拉繩機構300和多個絲杆推力機構400可根據實際需要沿圓周方向裝配。

根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1，通過設置在滑塊320上設置轉動塊330，可以構成轉動副，使滑塊320移動至貼合前支撐板110時，轉動塊330能夠在前支撐板110的擠壓下克服彈簧340彈力轉動至所述裝卸位置，在滑塊320離開前支撐板110時，轉動塊330能夠在彈簧340彈力的作用下轉動至所述工作位置，使驅動繩索220能夠配合在繩索槽331內並隨轉動塊330一同移動。由此可以創新性的快速實現機器人的整臂與柔性臂的驅動裝置1的裝配和分離，大大節省了裝換時間，同時也保持整臂中繩索與驅動裝置1中驅動繩索220方向的一致性，避免繩索在驅動過程中繞彎而增大摩擦力。

而且，本發明創新性的通過支撐座100、整臂布繩鎖緊機構200、拉繩機構300和絲杆推力機構400的巧妙配合，實現整臂與驅動裝置1的快速裝卸，實現了整臂與驅動裝置1模塊化安裝，大大降低了裝配難度，節省了大量的裝配時間，更加方便於維修。

此外，柔性臂的驅動裝置1避免了繩路在整臂與驅動裝置1連接時、在驅動裝置1中轉換緊繩時，方向偏離軸心距離改變帶來的摩擦損耗增加，大大節省了驅動功。驅動裝置1解決了相關技術中驅動裝置中繩索的擴線和繞彎問題，大大降低了拉繩力大小，使驅動效率更高。

因此，根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1具有裝配時間短、可靠性高等優點。

下面參考附圖描述根據本發明具體實施例的柔性臂的驅動裝置1。

在本發明的一些具體實施例中，如圖1-圖6所示，根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1包括支撐座100、整臂布繩鎖緊機構200、拉繩機構300和絲杆推力機構400。

可選地，連接筒210穿過前支撐板110且與所述柔性臂的柔性整臂相連。這樣便於柔性臂的驅動裝置1對所述柔性臂的柔性整臂進行驅動。

具體地，如圖5所示，滑塊320的一端可滑動地設在滑軌320上且另一端設有安裝槽321，安裝槽321上設有所述安裝孔，轉動塊330上設有所述通孔，轉動塊330通過配合在所述安裝孔和所述通孔內的銷軸350可轉動地安裝在滑塊320上。這樣便於轉動塊330的順暢轉動。

更為具體地，如圖5所示，安裝槽321內設有限位平面322，轉動塊330在所述工作位置時止抵在限位平面322上。這樣可以利用限位平面322對轉動塊330在所述工作位置時進行限位。

可選地，如圖6所示，驅動繩索220包括彈性件221、繩索222和剛性套223，彈性件221的一端與連接筒210的後端相連。繩索222的一端與所述柔性臂的柔性整臂相連。剛性套223分別與彈性件221和繩索222相連。這樣可以利用驅動繩索220對所述柔性臂的柔性整臂的運動進行控制。

進一步地，繩索222的直徑小於繩索槽331的最大寬度，剛性套223的外徑大於繩索槽331的最大寬度。這樣不僅便於繩索222置於繩索槽331內，而且使拉繩機構300對繩索222具有拉繩作用力點。

具體地，如圖4所示，絲杆推力機構400包括驅動電機410、絲杆420和螺母組件430，驅動電機410設在後支撐板120上。絲杆420的兩端分別可轉動地設在前支撐板110和後支撐板120上且與驅動電機410傳動連接。螺母組件430套設在絲杆420上且與絲杆420螺紋配合，螺母組件430與滑塊320相連，螺母組件430隨絲杆420的轉動在絲杆420的軸向上移動。這樣絲杆420將驅動電機410的旋轉運動轉化為螺母組件430的直線運動。

可選地，如圖4所示，柔性臂的驅動裝置1還包括聯軸器500，驅動電機410和絲杆420通過聯軸器500相連。這樣便於提高驅動電機410和絲杆420的連接可靠性。

具體地，如圖6所示，連接筒210包括前端過繩鎖緊段211、中間布繩段215和後端軸段216，前端過繩鎖緊段211上設有前定位環212，前定位環212上設有多個繩索過孔213，多個驅動繩索220分別穿過多個繩索過孔213，前端過繩鎖緊段211與前支撐板110相連，前定位環212上設有適於插接定位銷的周向定位孔214。中間布繩段215的前端與前端過繩鎖緊段211相連。後端軸段216分別與中間布繩段215和後支撐板120相連，後端軸段216上設有後定位環217，後定位環217上設有多個繩索固定孔218，多個驅動繩索220分別固定在多個繩索固定孔218內。這樣便於提高驅動裝置1的裝配效率。

更為具體地，中間布繩段215的長度大於滑塊320的預定行程。具體而言，滑塊320的預定行程指設計時滑塊320所需的移動距離。這樣可以使彈性件221在預定行程內處於拉伸狀態。

具體而言，彈性件221可以是橡皮筋或者彈簧等彈性材料，保證在滑塊320的預定行程範圍內處於拉伸狀態且各彈性材料直徑大小要適中，相鄰彈性件221互不幹涉。彈性件221末端和繩索222末端在中間布繩段215上通過剛性套223連接，且彈性件221和繩索222裝配時保證在整臂未與驅動裝置1裝配前彈性件221進行預緊後剛性套223在行程中間附近。

下面參考附圖描述根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1的工作過程。

當驅動裝置1處於裝卸狀態時，在驅動電機410的驅動下，拉繩機構300中的轉動塊330開始向前支撐座110靠近接觸，在接觸力的擠壓下，彈簧340被壓縮，轉動塊330繞銷軸350轉動，直至滑塊320與前支撐座110接觸，驅動電機410停止工作，此時轉動塊330轉動到最高位置，與繩索222、剛性套223和彈性件221完全脫離，在整臂布繩鎖緊機構200裝配與取出時，互不幹涉。

當驅動裝置1處於工作狀態時，在整臂與驅動裝置1快速裝配完後，驅動電機410啟動，滑塊320脫離前支撐座110，拉繩機構300中的轉動塊330在彈簧340的作用下，繞銷軸350轉動，直到轉到限位平面322，此時各繩索222在對應轉動塊330的繩索槽331。當滑塊組件320移動至轉動塊330端面頂住剛性套223時，此時可操作各驅動電機410配合啟動對整臂進行控制。多個拉繩機構300和多個絲杆推力機構400可根據實際需要沿圓周方向裝配，一個拉繩機構300和一個絲杆推力機構400對應控制一根繩索222。

根據本發明實施例的柔性臂的驅動裝置1的其他構成以及操作對於本領域普通技術人員而言都是已知的，這裡不再詳細描述。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「縱向」、「橫向」、「長度」、「寬度」、「厚度」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「頂」、「底」「內」、「外」、「順時針」、「逆時針」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示意性實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。