專利名稱：用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種機械技術(shù)領(lǐng)域的裝置，具體的說，是一種用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)。
背景技術(shù)：
機械臂關(guān)節(jié)普遍采用電機、齒輪減速器、關(guān)節(jié)軸三者直接連接的傳動機構(gòu)，這種傳動機構(gòu)要求電機與齒輪減速器安裝在機械臂關(guān)節(jié)附近，機構(gòu)簡單但是結(jié)構(gòu)不緊湊，外觀不整潔。尤其突出的缺點是，在多關(guān)節(jié)機械臂中，下一級關(guān)節(jié)的電機與齒輪減速器等傳動裝置成為上一級關(guān)節(jié)的負載，提高了對機械臂動力和傳動元件的要求，由此造成整體重量和內(nèi)部消耗的增加，降低了機械臂對外做功能力和效率。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻檢索發(fā)現(xiàn)，廣瀨茂男等在日本《機器人學(xué)會志》(PP.1191，Vol.17，No.8，1999)上發(fā)表論文《Development of Quadruped Walking RobotTITAN-VIII for Commercially Available Research Platform》(作為研究平臺的普及型步行機器人TITAN-VIII的開發(fā))中提出一種用于多關(guān)節(jié)機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)。該機構(gòu)使用V形槽螺旋帶輪與普通帶輪配合，增加鋼絲繩的摩擦力，從而實現(xiàn)鋼絲繩的無滑動傳動。使用由兩段螺栓壓板構(gòu)成的末端張緊力調(diào)節(jié)裝置，來調(diào)節(jié)鋼絲繩的傳動張緊力。該傳動機構(gòu)將電機齒輪減速器等安裝到遠離機械臂關(guān)節(jié)處，避免了上述傳動元件成為負載，從而降低了整體重量提高了機械臂的對外做功能力。該機構(gòu)的不足之處在于V形槽螺旋帶輪與普通帶輪配合的傳動結(jié)構(gòu)造成鋼絲繩在工作狀態(tài)有效長度發(fā)生細微變化，改變張緊力的大小甚至使鋼絲繩出現(xiàn)松弛，破壞機構(gòu)的剛性，從而影響機械臂末端的執(zhí)行精度。兩段螺栓壓板構(gòu)成的末端張緊力調(diào)節(jié)裝置，只能在鋼絲繩末端調(diào)整鋼絲繩的張力，在很大程度上不能反映鋼絲繩傳動過程中的有效張力大小。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對以往使用鋼絲繩傳動的機械臂機構(gòu)存在的鋼絲繩有效長度變化甚至松弛導(dǎo)致機械臂末端的執(zhí)行精度不易控制，且張緊力調(diào)節(jié)裝置安裝在鋼絲繩末端不能很好地控制鋼絲繩張緊的問題，提供一種用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單重量輕、鋼絲繩傳動有效長度不發(fā)生變化、可以的方便的對鋼絲繩張緊力進行調(diào)節(jié)從而提高機械臂末端的執(zhí)行精度等特點，解決使用鋼絲繩傳動機械臂的末端執(zhí)行精度等問題。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。本發(fā)明包括小臂驅(qū)動軸、大臂驅(qū)動軸、軸承蓋、軸承、鋼絲繩、鋼絲繩張緊裝置、大臂、小臂、小臂從動軸。大臂和小臂的橫截面都為中空筒狀，小臂驅(qū)動軸設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來纏繞鋼絲繩，小臂驅(qū)動軸兩端通過軸承安裝在大臂根部，軸線與大臂的長度方向保持垂直并使小臂驅(qū)動軸的V形槽處于大臂內(nèi)部。大臂驅(qū)動軸固定在大臂根部，與小臂驅(qū)動軸保持同軸。軸承蓋固定在大臂根部，保證軸承與大臂的位置關(guān)系。小臂從動軸也設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來纏繞鋼絲繩，V形槽的直徑、旋向和導(dǎo)程分別與小臂驅(qū)動軸的V形槽直徑、旋向和導(dǎo)程相同，小臂從動軸與小臂根部固定連接，兩端通過軸承安裝在大臂頂部，小臂從動軸的軸線與小臂驅(qū)動軸的軸線保持平行。小臂從動軸的V形槽處于大臂和小臂的內(nèi)部。鋼絲繩纏繞在小臂驅(qū)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。
所述的鋼絲繩張緊裝置包括兩個固定塊、兩個張緊調(diào)整棒、調(diào)整螺栓。鋼絲繩張緊裝置整體安裝在大臂內(nèi)部小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸之間，用來調(diào)節(jié)鋼絲繩的張緊力。兩個固定塊固定安裝在大臂內(nèi)部，兩個張緊調(diào)整棒安裝在兩個固定塊之間，可以沿固定塊的滑道滑動。調(diào)整螺栓一端安裝在固定塊上，一端連接張緊調(diào)整棒。擰動調(diào)整螺栓可以改變張緊調(diào)整棒和固定塊之間的相對位置關(guān)系，從而實現(xiàn)鋼絲繩的張緊力調(diào)整。
本發(fā)明的鋼絲繩纏繞在小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸的V形槽之間，通過靜摩擦力確保鋼絲繩的牽引力，兩個V形槽的直徑、旋向和導(dǎo)程分別相同。因此，在小臂驅(qū)動軸旋轉(zhuǎn)通過鋼絲繩牽引帶動小臂從動軸以及小臂轉(zhuǎn)動的過程中，鋼絲繩分別沿小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸的V形槽嚙入和嚙出相等的長度，即鋼絲繩的有效長度不發(fā)生變化。這保證了本發(fā)明的鋼絲繩驅(qū)動機構(gòu)在運轉(zhuǎn)過程中不會發(fā)生鋼絲繩松弛等問題，可以實現(xiàn)較高的機械臂末端運動精度。
本發(fā)明的另外一個特點是在小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸之間，也就是在鋼絲繩的有效長度區(qū)間內(nèi)安裝鋼絲繩張緊裝置。鋼絲繩張緊裝置直接調(diào)節(jié)鋼絲繩傳動過程的有效張力，從而解決了在鋼絲繩末端調(diào)節(jié)張緊力所存在的問題。銅絲繩張緊裝置的調(diào)整螺栓設(shè)計也實現(xiàn)了方便簡易的張緊力調(diào)節(jié)。
本發(fā)明的鋼絲繩傳動機構(gòu)減輕了機械臂內(nèi)部負載消耗，提高了對外輸出效率，同時解決了一般鋼絲繩傳動機構(gòu)的弱剛性、末端運動精度不高等問題，結(jié)構(gòu)上盡可能的減輕了整體的重量，使外觀簡明整潔。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意2為本發(fā)明鋼絲繩張緊裝置結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例作詳細說明本實施例是在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。
如圖1所示，本實施例包括小臂驅(qū)動軸1、大臂驅(qū)動軸2、第一軸承3、第二軸承4、軸承蓋5、鋼絲繩6、大臂7、鋼絲繩張緊裝置8、第三軸承9、第四軸承10、小臂11、小臂從動軸12。大臂7和小臂11的橫截面都為中空筒狀。小臂驅(qū)動軸1與小臂從動軸12都設(shè)計有V形槽結(jié)構(gòu)用來纏繞鋼絲繩。
各部件相互連接關(guān)系為小臂驅(qū)動軸1兩端通過第一軸承3和第二軸承4安裝在大臂7根部，軸線與大臂7的長度方向保持垂直并使小臂驅(qū)動軸1的V形槽處于大臂7中空筒狀內(nèi)部。大臂驅(qū)動軸2固定在大臂7根部，與小臂驅(qū)動軸1保持同軸。軸承蓋5固定在大臂7根部，保證第一軸承3與大臂7的位置關(guān)系。小臂從動軸12與小臂11根部固定連接，兩端通過第三軸承9和第四軸承10安裝在大臂7頂部，小臂從動軸12的軸線與小臂驅(qū)動軸1的軸線保持平行。小臂從動軸12的V形槽處于大臂7和小臂11的中空筒狀內(nèi)部。鋼絲繩6纏繞在小臂驅(qū)動軸1和小臂從動軸12的V形槽之間并且保持張緊狀態(tài)，鋼絲繩6的末端固定在小臂11上。鋼絲繩張緊裝置8整體安裝在大臂7內(nèi)部小臂驅(qū)動軸1和小臂從動軸12之間，用來調(diào)節(jié)鋼絲繩6的張緊力。
大臂驅(qū)動軸2直接帶動大臂7轉(zhuǎn)動。小臂驅(qū)動軸1通過鋼絲繩6帶動小臂從動軸12以及小臂11相對于大臂7轉(zhuǎn)動，由此實現(xiàn)鋼絲繩傳動的機械臂。
圖2為鋼絲繩張緊裝置8結(jié)構(gòu)示意圖。所述的鋼絲繩張緊裝置8，包括兩個固定塊13和14、第一張緊調(diào)整棒15、第二張緊調(diào)整棒16、第一調(diào)整螺栓17、第二調(diào)整螺栓18、第三調(diào)整螺栓19、第四調(diào)整螺栓20。各部件相互連接關(guān)系為兩個固定塊13和14固定安裝在大臂7中空筒狀內(nèi)部、兩個張緊調(diào)整棒15和16安裝在兩個固定塊13和14之間，可以沿兩個固定塊13和14共同提供的滑道滑動，并且與鋼絲繩6保持接觸。第一調(diào)整螺栓17、第二調(diào)整螺栓18一端安裝在兩個固定塊上，另一端連接第二張緊調(diào)整棒16。擰動第一調(diào)整螺栓17、第二調(diào)整螺栓18可以改變第二張緊調(diào)整棒16的位置，從而實現(xiàn)鋼絲繩6的單邊張緊力調(diào)整。同樣，第三調(diào)整螺栓19、第四調(diào)整螺栓20一端安裝在兩個固定塊上，另一端連接第一張緊調(diào)整棒15。擰動第三調(diào)整螺栓19、第四調(diào)整螺栓20可以改變第一張緊調(diào)整棒15的位置，從而實現(xiàn)鋼絲繩6的另一邊張緊力調(diào)整。需要加大鋼絲繩6的張緊力時，只需要順時針擰動相關(guān)調(diào)整螺栓，使得相應(yīng)的張緊調(diào)整棒推動鋼絲繩，由此增加調(diào)整螺栓的拉力實現(xiàn)簡便的鋼絲繩傳動的雙邊張緊力調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，包括小臂驅(qū)動軸、大臂驅(qū)動軸、軸承蓋、軸承、鋼絲繩、鋼絲繩張緊裝置、大臂、小臂、小臂從動軸，其特征在于，大臂和小臂的橫截面都為中空筒狀，小臂驅(qū)動軸設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來纏繞鋼絲繩，小臂驅(qū)動軸兩端通過軸承設(shè)置在大臂根部，大臂驅(qū)動軸固定在大臂根部，軸承蓋固定在大臂根部；小臂從動軸也設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來纏繞鋼絲繩，小臂從動軸與小臂根部固定連接，兩端通過軸承設(shè)置在大臂頂部；鋼絲繩纏繞在小臂驅(qū)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設(shè)置在大臂內(nèi)部、小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的小臂從動軸的軸線與小臂驅(qū)動軸的軸線保持平行，所述的大臂驅(qū)動軸與小臂驅(qū)動軸保持同軸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸，兩者的V形槽的直徑、旋向和導(dǎo)程分別相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的小臂驅(qū)動軸的軸線與大臂的長度方向保持垂直并使小臂驅(qū)動軸的V形槽處于大臂中空筒狀內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的小臂從動軸的V形槽處于大臂和小臂的中空筒狀內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的鋼絲繩張緊裝置包括兩個固定塊、兩個張緊調(diào)整棒、調(diào)整螺栓，兩個固定塊固定設(shè)置在大臂中空筒狀內(nèi)部，兩個張緊調(diào)整棒設(shè)置在兩個固定塊之間；調(diào)整螺栓一端設(shè)置在固定塊上，另一端連接張緊調(diào)整棒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的兩個張緊調(diào)整棒沿固定塊的滑道滑動。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，其特征是，所述的兩個張緊調(diào)整棒與鋼絲繩保持壓力接觸，調(diào)整螺栓與張緊調(diào)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(xiàn)鋼絲繩有效張力的調(diào)整。
全文摘要
一種用于機械臂的鋼絲繩傳動機構(gòu)，屬于機械技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明中，大臂和小臂的橫截面都為中空筒狀；小臂驅(qū)動軸設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)用來纏繞鋼絲繩，小臂驅(qū)動軸兩端通過軸承安裝在大臂根部，大臂驅(qū)動軸固定在大臂根部，與小臂驅(qū)動軸保持同軸；小臂從動軸也設(shè)有V形槽結(jié)構(gòu)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(qū)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(nèi)部、小臂驅(qū)動軸和小臂從動軸之間。本發(fā)明減輕了機械臂內(nèi)部負載消耗，同時提高了鋼絲繩傳動機構(gòu)的剛性、末端運動精度，結(jié)構(gòu)上減輕了整體的重量，外觀簡明整潔。
文檔編號F16H7/08GK1995777SQ20061014722
公開日2007年7月11日 申請日期2006年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月14日
發(fā)明者陶俊, 袁建軍, 張偉軍, 頓向明 申請人:上海交通大學(xué)