專利名稱：一種回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構的制作方法
技術領域：
本發明屬于機械臂技術領域，具體涉及回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構。
背景技術：
機械臂用于狹小縱深運動空間內的遠端操控、目標檢測等應用場合，通常由單節機械臂通過回轉關節串接而成并作為末端操作器的支撐部件，對機械臂的避障能力及末端攜帶負載能力要求較高，多級串接機械臂的關節驅動方式是決定機械臂空間運動能力以及末端攜載能力的關鍵要素。為減輕多級串接機械臂的自重以提高其縱深空間運動及末端攜載能力，到目前為止將鋼絲繩用于關節驅動已有較多應用，現有機械臂的鋼絲繩驅動機構多位于關節附件或機械臂內部，其突出缺點是在多級串接機械臂中，本級鋼絲繩驅動機構成為上一級關節的 負載，造成機械臂總體重量和內部消耗增加，對外做功能力降低，多級機械臂串接擴展能力差。荷蘭愛思唯爾(Elsevier)科學出版公司出版的《聚變工程與設計》(FusionEngineering and Design, 83 (2008), pp: 1833 - 1836.)中提到一種每個關節具有兩個自由度的多級串接機械臂機構，每個關節的自由度由單根鋼絲繩驅動，采用平行四邊形連桿機構的重力補償裝置。但該關節結構復雜且體積大，加工成本較高；由于關節鋼絲繩驅動電機及傳動機構安裝在靠近關節的機械臂內部，在多關節機械臂中，下一級關節驅動電機及傳動機構成為上一級關節臂的負載，機械臂自重大，機械臂內部消耗增加，末端攜載能力差。中國專利公告號CN 100443770C介紹了一種用于機械臂的鋼絲繩傳動機構，大臂和小臂都為中空筒狀；小臂驅動軸設有V形槽結構用來纏繞鋼絲繩，小臂驅動軸兩端通過軸承安裝在大臂根部，大臂驅動軸固定在大臂根部，與小臂驅動軸保持同軸；小臂從動軸也設有V形槽結構用來纏繞鋼絲繩，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動軸和小臂從動軸的V形槽之間并且保持張緊狀態，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部、小臂驅動軸和小臂從動軸之間，通過調整螺栓與張緊調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鋼絲繩有效張力的調整。該鋼絲繩傳動機構的小臂驅動軸、從動軸和大臂驅動軸均位于其關節處，導致機械臂整體重量和械臂內部消耗增加，且小臂驅動軸安裝在大臂根部，小臂的下一級機械臂和大臂的上一級機械臂無法與該機構串接，不適合多級機械臂串接擴展。
發明內容
本發明的目的是提供一種回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構，不僅可在直線狀態下傳遞驅動力，還可以在非直線狀態下傳遞驅動力，適于多級機械臂串接擴展后的關節驅動，降低多級機械臂的自重和機械臂內部消耗，以提高多級機械臂串接擴展后的末端攜載能力。本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構，包括一級機械臂和二級機械臂均為中空筒狀，在一級機械臂的前端和二級機械臂以及各多級機械臂的兩端按平行于機械臂長度方向設有相互平行的上、下兩個凸臺，二級機械臂后端的上、下凸臺的外側面置于一級機械臂前端的上、下凸臺的內側面之間，分別通過轉軸和軸承相互連接并保持相對自由轉動；一級關節驅動輪的轉軸凸緣與二級機械臂后端的上、下凸臺的內側面固定連接；一級左旋鋼絲繩和一級右旋鋼絲繩的一端與一級關節驅動輪固定后分別按逆時針方向和順時針方向纏繞在一級關節驅動輪的兩道輪緣凹槽內，鋼絲繩的另一端經一級機械臂的內部分別連接至固定在支撐基座上端面的一級鋼絲繩驅動器；所述一級機械臂的后端通過法蘭固定在支撐基座上；其特征在于所述一級左旋鋼絲繩和一級右旋鋼絲繩分別經由固定在一級機械臂內壁的一級左、右近關節端卡植和固定在基座上端面的一級左、右近驅動器端卡植之間的一級左、右護套，連接固定至一級鋼絲繩驅動器上相應的兩道輪緣凹槽內；該一級鋼絲繩驅動器包括一級驅動器電機、一級驅動器法蘭盤和一級驅動器電機 驅動輪一級驅動器電機通過一級驅動器法蘭盤固定在支撐基座的上端面，一級驅動器電機驅動輪固定安裝在一級驅動器電機輸出軸一端高于支撐基座的上端面之上的位置，一級驅動器電機的輸出軸軸線與支撐基座的上端面垂直；一級驅動器電機驅動輪的輪緣內開有與一級關節驅動輪的輪緣凹槽結構相同的兩道凹槽，用來纏繞并固定一級左旋鋼絲繩和一級右旋鋼絲繩；所述一級左、右近關節端卡箍和一級左、右近驅動器端卡箍的結構相同，各卡箍端部一側開有同軸心關系的卡箍盲孔和卡箍通孔，垂直于其根部凸緣下端面開有凸緣螺紋孔，各卡箍根部凸緣分別通過螺釘固定在一級機械臂的內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的位置上，用于鋼絲繩穿過的卡箍通孔的孔徑大于鋼絲繩的直徑且小于護套的外徑，用于限制固定護套的卡箍盲孔的孔徑大小與護套的外徑相同；所述的一級左護套和一級右護套為結構、截面尺寸、材質均相同的柔性中空細長金屬管，由彈性金屬絲/片在繞管的長度方向上螺旋繞制而成，護套的內腔直徑為鋼絲繩繩徑的I. Γ1. 5倍，護套的外徑為鋼絲繩繩徑的2 2. 5倍；所述一級左旋鋼絲繩和一級右旋鋼絲繩分別穿過一級左護套和一級右護套的內腔，一級左護套和一級右護套的兩端分別嵌入相應側的一級左、右近關節端卡箍和一級左、右近驅動器端卡箍的卡箍盲孔內以限制護套沿徑向運動，兩端的端面止于卡箍盲孔與卡箍通孔的階梯面，以限制護套沿軸向運動；當將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于三級機械臂時，可采用與上述二級機械臂結構完全相同的三級機械臂，采取與上述二級機械臂和一級機械臂之間完全相同的連結方式，將三級機械臂與二級機械臂相互連結；二級鋼絲繩驅動器可排列固定在支撐基座上端面、位于一級鋼絲繩驅動器與一級機械臂的相向的另一側且靠近一級鋼絲繩驅動器處；將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于更多級機械臂時的連結方式可以此類推。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，提高其在護套管內的潤滑性和使用壽命，降低鋼絲繩與護套內腔間的摩擦系數，提高鋼絲繩的傳遞效率。由于本發明采取了由鋼絲繩驅動器帶動左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別在由彈性金屬絲/片繞管長度方向螺旋繞制而成的左、右護套內腔內沿其軸線運動，采用左、右卡箍限制護套的徑向和軸向運動，實現鋼絲繩沿護套軸線的導向運動，本級機械臂的鋼絲繩護套軸向彎曲以適應其余各級機械臂間的轉角變化，實現鋼絲繩非直線狀態下的動力傳遞。由于本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構中采取了將鋼絲繩驅動器置于支撐基座上，僅通過鋼絲繩和護套與機械臂連接，有效降低了機械臂的自重和機械臂內部消耗，提聞了多級機械臂串接擴展后的末端攜載能力；由于本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構中采用卡箍限制護套的徑向和軸向運動，實現鋼絲繩沿護套內腔的導向運動，這種傳動機構不僅局限于鋼絲繩在直線狀態下傳遞驅動力，還可以實現鋼絲繩非直線狀態下傳遞驅動力；
本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構中，各級機械臂均采用相同的護套導向的鋼絲繩驅動方式，本級機械臂的鋼絲繩護套軸向彎曲可以適應前級機械臂間的關節轉角變化，尤其適用于狹小縱深空間內的多級機械臂避障和末端執行操作的應用場合。
圖I是本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于二級機械臂時的實施方式的鋼絲繩傳動機構縱向剖視示意圖。圖2是本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構中的近關節端卡箍側向的結構剖視不意圖。圖3是將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于三級機械臂時的鋼絲繩傳動機構縱向剖視示意圖。
具體實施例方式實施例I :本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于二級機械臂時的實施方式圖I給出了本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于二級機械臂時實施方式的回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構縱向剖視示意圖，圖2給出了本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構中的近關節端卡箍側向的結構剖視示意圖。為敘述方便，圖I中所示，讀者視角所處的方向為“上”，反之為“下”；下文中所稱的“左” “右”與附圖本身的左右方向一致；各級機械臂的兩端分別稱為“前端”和“后端”，但并不對本發明的結構起限定作用。如圖I和圖2中所示，本實施例一級機械臂4前端的上、下凸臺分別與二級機械臂I后端的上、下凸臺通過轉軸和軸承連接，二者可以相對自由轉動；一級關節驅動輪2的轉軸凸緣與二級機械臂I后端的上、下凸臺的內側面固定連接，一級機械臂4后端通過法蘭7與支撐基座8固定；一級鋼絲繩驅動器10固定在支撐基座8的上端面上。所述一級鋼絲繩驅動器10包括一級電機12、一級法蘭盤13和一級電機驅動輪11，一級電機12的輸出軸一端位于支撐基座8的上端面之上,一級電機12的輸出軸軸線與支撐基座8的上端面垂直，將一級電機驅動輪11與一級電機12的輸出軸通過鍵連接固定；一級電機12通過一級法蘭盤13固定在支撐基座8的上端面上。兩個完全相同的一級左、右近關節端卡箍5a、5b位于一級機械臂4的內部，垂直于其根部凸緣53下端面的凸緣螺紋孔54分別通過螺釘與一級機械臂4前端相應側的一級左、右螺紋孔41、42連接，使一級左、右近關節端卡箍5a、5b與一級機械臂4的臂壁保持相對固定；卡箍盲孔51 —側朝向一級機械臂4后端,一級左、右近關節端卡箍5a、5b的卡箍通孔52的中心線均與一級機械臂4的縱向保持平行關系。兩個相同的一級左、右近驅動器端卡箍9a、9b置于一級鋼絲繩驅動器10與一級機械臂4之間，并固定在支撐基座8的上端面；其卡箍盲孔51 —側朝向一級機械臂4后端,其根部凸緣53下端面與支撐基座8的上端面通過螺釘固定，兩個一級左、右近驅動器端卡箍9a、9b的卡箍通孔52的中心線保持平行，通過在一級左、右近驅動器端卡箍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，調整并保持兩個一級左、右近驅動器端卡箍9a、9b的卡箍通孔52的中心線分別位于過一級電機驅動輪11的兩個輪緣凹槽底部中心且垂直于一級電機12的輸出軸軸線的兩個平面上，并分別與一級電機驅動輪11的兩個輪緣凹槽底部相切。將一級左、右護套6a、6b的一端緊緊嵌入相應側的一級左、右近關節端卡箍5a、5b的卡箍盲孔51內，端面止于其卡箍盲孔51與卡箍通孔52的階梯面,一級左、右護套6a、6b·的另一端緊緊嵌入相應側的一級左、右近驅動器端卡箍9a、9b的卡箍盲孔51內，端面止于其卡箍盲孔51與卡箍通孔52的階梯面；護套兩端通過緊緊嵌入卡箍的卡箍盲孔51內，可以限制護套沿徑向和軸向的運動。一級左旋鋼絲繩3a和一級右旋鋼絲繩3b的一端分別與一級關節驅動輪2固定，并分別按逆時針方向和順時針方向纏繞在一級關節驅動輪2的兩道輪緣凹槽內，一級左旋鋼絲繩3a的另一端依次穿過相應側的一級左近關節端卡箍5a的卡箍通孔52、一級左護套6a內腔、一級左近驅動器端卡箍9a的卡箍通孔52，并按逆時針方向纏繞在一級電機驅動輪11的凹槽內，漲緊后與一級電機驅動輪11保持相對固定；同樣，一級右旋鋼絲繩3b的另一端依次穿過相應側的一級右近關節端卡箍5b的卡箍通孔52、一級右護套6b內腔、一級右近驅動器端卡箍9b的卡箍通孔52，并按順時針方向纏繞在一級電機驅動輪11的另一道凹槽內，漲緊后與一級電機驅動輪11保持相對固定。本發明的第一種實施方式中，一級鋼絲繩驅動器10的一級電機驅動輪11轉動帶動一級左旋鋼絲繩3a和一級右旋鋼絲繩3b分別在一級左護套6a和一級右護套6b內腔內沿其軸線運動，進而傳遞驅動力到一級關節驅動輪2，實現了鋼絲繩非直線狀態下的動力傳遞；鋼絲繩保持漲緊狀態下，一級關節驅動輪2與一級電機驅動輪11保持同向和同步轉動，進而實現二級機械臂I相對于一級機械臂4的自由回轉運動。在本實施方式中，一級左、右近關節端卡箍5a、5b，一級左、右近驅動器端卡箍9a、9b，一級左、右護套6a、6b和一級鋼絲繩驅動器10作為一套完整的鋼絲繩傳動機構，只用于二級機械臂I相對于一級機械臂4的回轉驅動，與多級機械臂中的其它機械臂回轉驅動機構相獨立，互不影響。因此，多級機械臂中的其它機械臂回轉驅動需要分別配置與二級機械臂I回轉驅動相同的、獨立的鋼絲繩傳動機構，下面通過本發明第二種實施方式對此做一詳細說明。實施例2 :將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于多級機械臂的實施方式當將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于三級機械臂14時，可采用與上述二級機械臂I結構完全相同的三級機械臂14，采取與上述二級機械臂I和一級機械臂4之間完全相同的連結方式，將三級機械臂14與二級機械臂I相互連結。對于更多級機械臂串接的情況，其它各多級機械臂之間的連結方式可依此類推。圖3是將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于三級機械臂時的鋼絲繩傳動機構縱向剖視示意圖。本實施例中僅以三級機械臂14后端串接在二級機械臂I前端，通過本發明的鋼絲繩傳動機構實現三級機械臂14相對于二級機械臂I的回轉驅動為例進行說明，再與三級機械臂14前端串接的所有其它各多級機械臂的驅動機構及連接方式均可依此類推。如圖3中所示，所述三級機械臂14后端的上、下凸臺內側面與二級關節驅動輪21的轉軸凸緣的端部固定連接；三級機械臂14后端的上、下凸臺分別與二級機械臂I前端的上、下凸臺通過轉軸和軸承連接，采取和二級機械臂I后端與一級機械臂4前端的上、下凸臺的連接方式完全相同的方式，使三級機械臂14可以相對于二級機械臂I自由轉動。在二級機械臂I前端開有平行于二級機械臂I橫截面的、貫穿臂壁的二級左、右螺
紋孔411、412，其方位、大小分別與一級機械臂4的兩個一級左、右螺紋孔41、42相同，兩個完全相同的二級左、右近關節端卡箍5al、5b2均置于二級機械臂I的內部，分別與一級機械臂4的一級左、右近關節端卡箍5a、5b的方位調整、安裝固定方式相同,卡箍盲孔51 —側朝向二級機械臂I后端，二級左、右近關節端卡箍5al、5b2的卡箍通孔52的中心線均與二級機械臂I的縱向保持平行關系；將二級鋼絲繩驅動器101排列固定在支撐基座8上端面、位于一級鋼絲繩驅動器10與一級機械臂4的相向的另一側且靠近一級鋼絲繩驅動器10 ;兩個二級左、右近驅動器端卡箍9al、9b2與二級鋼絲繩驅動器101位于支撐基座8的上端面，固定在一級鋼絲繩驅動器與二級鋼絲繩驅動器之間的二級左旋鋼絲繩和二級右旋鋼絲繩經過的位置；二級左、右近驅動器端卡箍9al、9b2的卡箍通孔52的中心線和二級電機驅動輪111的相互位置關系與前一種實施方式中所述的一級左、右近驅動器端卡箍9a、9b的卡箍通孔52的中心線和一級電機驅動輪11相互位置關系相同；二級電機驅動輪111、二級電機121和二級法蘭盤131的相互位置關系、連接與安裝方式均與前一種實施方式中所述的一級電機驅動輪11、一級電機12和一級法蘭盤13的相互位置關系、連接與安裝方式相同；二級左護套6al和二級右護套6b2的兩端嵌入相應側的二級左、右近關節端卡箍5al、5b2的卡箍盲孔51內和二級左、右近驅動器端卡箍9al、9b2的卡箍盲孔51內，本實施例中的二級左護套6al和二級右護套6b2的長度等于前一種實施方式中一級左護套6a或一級右護套6b的長度與二級機械臂I的縱向長度之和。二級左旋鋼絲繩3al和二級右旋鋼絲繩3b2的一端分別按逆時針和順時針方向纏繞在二級關節驅動輪21的兩道輪緣凹槽內并與之固定，并分別依次穿過相應側的二級左、右近關節端卡箍5al、5b2的卡箍通孔52、二級左、右護套6al、6b2內腔、二級左、右近驅動器端卡箍9al、9b2的卡箍通孔52，并分別按同樣方向纏繞在二級電機驅動輪111的凹槽內并與之固定。本實施方式中，二級鋼絲繩驅動器101帶動二級左旋鋼絲繩3al和二級右旋鋼絲繩3b2在二級左護套6al和二級右護套6b2內腔內分別沿其軸線運動，進而傳遞驅動力到三級機械臂14后端的二級關節驅動輪21 ;二級左護套6al和二級右護套6b2的軸向彎曲以適應二級機械臂I與一級機械臂4間的關節運動引起的轉角變化，實現了鋼絲繩非直線狀態下的動力傳遞，因此，本發明尤其適合于多級機械臂串接擴展后的關節鋼絲繩驅動場合。將本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構用于更多級機械臂時的連結方式可以此類推。本發明的上述兩種實施方式中，左、右近驅動器端卡箍的卡箍通孔的中心線與一級機械臂4的縱向保持完全或接近平行關系，將會減小護套的軸向彎曲程度，可以有效降低鋼絲繩與護套內腔間的摩擦，提高鋼絲繩的傳遞效率。由于本發明采取了由鋼絲繩驅動器帶動左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別在由彈性金屬絲/片繞管長度方向螺旋繞制而成的左、右護套內腔內沿其軸線運動，采用左、右卡箍限制護套的徑向和軸向運動，實現鋼絲繩沿護套軸線的導向運動，本級機械臂的鋼絲繩護套軸向彎曲可以適應其余各前級機械臂間的轉角變化，實現鋼絲繩非直線狀態下的動力傳遞。各級機械臂的鋼絲繩驅動器位于支撐基座8上，有效降低了機械臂的自重和內部消耗，提高了多級機械臂串接擴展后的末端攜載能力，尤其適用于狹小縱深空間內的多級機械臂避障和末端執行操作的應用場合。
本發明回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構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，提高其在護套管內的潤滑性和使用壽命，降低鋼絲繩與護套內腔間的摩擦系數，提高鋼絲繩的傳遞效率。
權利要求
1.一種回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構，包括一級機械臂(4)和二級機械臂(I)均為中空筒狀，在一級機械臂(4)前端和二級機械臂(I)的兩端平行于機械臂長度方向設有相互平行的上、下兩個凸臺，二級機械臂(I)后端的上、下凸臺的外側面置于一級機械臂(4)前端的上、下凸臺的內側面之間，分別通過轉軸和軸承相互連接并保持相對自由轉動；一級關節驅動輪(2)的轉軸凸緣與二級機械臂(I)后端的上、下凸臺的內側面固定連接；一級左旋鋼絲繩(3a)和一級右旋鋼絲繩(3b)的一端與一級關節驅動輪(2)固定后分別按逆時針和順時針方向纏繞在一級關節驅動輪(2)的兩道輪緣凹槽內，鋼絲繩的另一端經一級機械臂(4)的內部分別連接至固定在支撐基座(8)的上端面的一級鋼絲繩驅動器(10);所述一級機械臂(4)的后端通過法蘭(7)固定在支撐基座(8)上； 其特征在于 所述一級左旋鋼絲繩(3a)和一級右旋鋼絲繩(3b)分別經由固定在一級機械臂(4)內·壁的一級左、右近關節端卡箍(5a、5b)和固定在基座(8)上端面的一級左、右近驅動器端卡·箍(9a、9b)之間的一級左、右護套(6a、6b)后，連接固定至一級鋼絲繩驅動器(10)上相應的兩道輪緣凹槽內； 該一級鋼絲繩驅動器(10)包括一級驅動器電機(12)、一級驅動器法蘭盤(13)和一級驅動器電機驅動輪(11):一級驅動器電機(12)通過一級驅動器法蘭盤(13)固定在支撐基座(8)的上端面上，一級驅動器電機驅動輪(11)固定安裝在一級驅動器電機(12)輸出軸一端高于支撐基座(8)的上端面之上的位置，一級驅動器電機(12)輸出軸的軸線與支撐基座(8)的上端面垂直；一級驅動器電機驅動輪(11)的輪緣內開有與一級關節驅動輪(2)的輪緣凹槽結構相同的兩道凹槽，用來纏繞并固定一級左旋鋼絲繩(3a)和一級右旋鋼絲繩(3b)； 所述一級左、右近關節端卡箍(5a、5b)和一級左、右近驅動器端卡箍(9a、9b)的結構相同，各卡箍端部一側開有同軸心關系的卡箍盲孔(51)和卡箍通孔(52)，垂直于其根部凸緣(53)下端面開有凸緣螺紋孔(54)，各卡箍根部凸緣(53)通過螺釘分別固定在一級機械臂(4)的內壁和支撐基座(8)的上端面，并使卡箍通孔(52)和卡箍盲孔(51)處于鋼絲繩穿過的位置上；用于鋼絲繩穿過的卡箍通孔(52)的孔徑大于鋼絲繩的直徑且小于護套的外徑，用于限制固定護套的卡箍盲孔(51)的孔徑大小與護套的外徑相同； 所述一級左護套(6a)和一級右護套(6b)為結構、截面尺寸、材質均相同的柔性中空細長金屬管，由彈性金屬絲/片在繞管的長度方向上螺旋繞制而成，護套的內腔直徑為鋼絲繩繩徑的I. Γ1. 5倍，護套的外徑為鋼絲繩繩徑的2 2. 5倍； 所述一級左旋鋼絲繩(3a)和一級右旋鋼絲繩(3b)分別穿過一級左護套(6a)和一級右護套(6b)的內腔，一級左護套(6a)和一級右護套(6b)的兩端分別嵌入相應側的一級左、右近關節端卡箍(5a、5b)的卡箍盲孔(51)內和一級左、右近驅動器端卡箍(9a、9b)的卡箍盲孔(51)內以限制護套徑向運動；護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，以限制護套軸向運動。
2.如權利要求I所述的回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構，特征在于采用與二級機械臂(I)結構完全相同的三級機械臂(14)，采取與所述二級機械臂(I)和一級機械臂(4)之間相同的連結方式，將三級機械臂(14)與二級機械臂(I)相互連結，二級鋼絲繩驅動器(101)排列固定在支撐基座(8)上端面、位于一級鋼絲繩驅動器(10)與一級機械臂(4)的相向的另一側且靠近一級鋼絲繩驅動器(10);具體為將三級機械臂(14)后端的上、下凸臺內側面與二級關節驅動輪(21)的轉軸凸緣的端部固定連接；該三級機械臂(14)后端的上、下凸臺分別與所述二級機械臂(I)前端的上、下凸臺通過轉軸和軸承連接的方式和二級機械臂(I)后端與一級機械臂(4)前端的上、下凸臺的連接方式完全相同，三級機械臂(14)可以相對于二級機械臂(I)自由轉動； 二級左、右近驅動器端卡箍(9al、9b2)位于支撐基座(8)的上端面，固定在一級鋼絲繩驅動器(10)與二級鋼絲繩驅動器(101)之間的二級左旋鋼絲繩(3al)和二級右旋鋼絲繩(3b2 )經過的位置；二級電機驅動輪(111 )、二級電機(121)和二級法蘭盤(131)的相互位置關系、連接與安裝方式均與所述一級電機驅動輪(11)、一級電機(12)和一級法蘭盤(13)的相互位置關系、連接與安裝方式相同；二級左護套(6al)和二級右護套(6b2)的兩端分別嵌入相應側的二級左、右近關節端卡箍(5al、5b2)和二級左、右近驅動器端卡箍(9al、9b2)的卡箍盲孔(51)內； 一端固定在二級關節驅動輪(21)凹槽內的二級左旋鋼絲繩(3al)和二級右旋鋼絲繩 (3b2)分別按逆時針和順時針方向纏繞在二級關節驅動輪(21)的兩道輪緣凹槽內，并分別依次穿過相應側的二級左、右近關節端卡箍(5al、5b2)的卡箍通孔(52)、二級左、右護套(6al、6b2)內腔、二級左、右近驅動器端卡箍(9al、9b2)的卡箍通孔(52)，并分別按同樣方向纏繞在二級電機驅動輪(111)的凹槽內并與之固定。
3.如權利要求I或2所述的回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構，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，提高其在護套管內的潤滑性和使用壽命，降低鋼絲繩與護套內腔間的摩擦系數，提高鋼絲繩的傳遞效率。
全文摘要
本發明公開了一種回轉式機械臂的鋼絲繩傳動機構，特征是由鋼絲繩驅動器帶動左旋鋼絲繩和右旋鋼絲繩分別在由彈性金屬絲/片繞管長度方向螺旋繞制而成的左、右護套內腔內沿其軸線運動，采用左、右卡箍限制護套的徑向和軸向運動，實現鋼絲繩沿護套軸線的導向運動，本級機械臂的鋼絲繩護套軸向彎曲以適應其余各前級機械臂間的轉角變化，實現鋼絲繩非直線狀態下的動力傳遞。各級機械臂的鋼絲繩驅動器位于支撐基座上，有效降低了機械臂的自重和內部消耗，提高了多級機械臂串接擴展后的末端攜載能力，尤其適用于狹小縱深空間內的多級機械臂避障和末端執行操作的應用場合。
文檔編號B25J18/00GK102941579SQ201210407310
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月23日 優先權日2012年10月23日
發明者吳寶元, 閆清泉, 張強, 汪增福 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院