專利名稱：一種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到一種由計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)鋼絲繩牽動(dòng)的，三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及驅(qū)動(dòng)方法和用途。
關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般都是由多個(gè)關(guān)節(jié)、驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的，目前公開的關(guān)節(jié)器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其關(guān)節(jié)的活動(dòng)都是由單獨(dú)的齒輪等機(jī)械直接帶動(dòng)或者傳動(dòng)，或者由鋼絲繩把單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器或機(jī)械的傳動(dòng)傳到關(guān)節(jié)上，使之轉(zhuǎn)動(dòng)。鋼絲繩牽動(dòng)的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的用途極廣，結(jié)構(gòu)的形式多種多樣，驅(qū)動(dòng)的方法各有不同，其不同處體現(xiàn)在關(guān)節(jié)的個(gè)數(shù)，鋼絲繩牽動(dòng)的形式，驅(qū)動(dòng)的形式。目前公開的牽動(dòng)機(jī)構(gòu)，多是鋼絲繩和齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，且都是特定單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器由鋼絲繩對特定的關(guān)節(jié)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。由于是特定單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器由鋼絲繩對特定的關(guān)節(jié)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，幾個(gè)關(guān)節(jié)在總體上配合時(shí)，容易產(chǎn)生相互的失調(diào)，產(chǎn)生抖動(dòng)，妨害關(guān)節(jié)動(dòng)作的精度；機(jī)械直接帶動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)件和機(jī)件之間總會(huì)有一定的間隙，影響關(guān)節(jié)線性地協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)，影響關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的正確性、穩(wěn)定性、靈巧性和可操作性。比如，渦流蝸桿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能量傳輸效率太低，功率損耗太大，驅(qū)動(dòng)器的能力不能充分的利用，再加上如前所說的問題，給比較精確的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶來更多的麻煩。為解決以上的不足，在技術(shù)上可以采取一些補(bǔ)償辦法，但是它會(huì)使關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器變的更加復(fù)雜。總之目前公開的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的弱點(diǎn)在于①.關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器各關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立進(jìn)行的，它們之間沒有相互的配合，相互之間不能聯(lián)合或者配合動(dòng)作，造成在總體動(dòng)作時(shí)，關(guān)節(jié)和關(guān)節(jié)間失調(diào)，發(fā)生抖動(dòng)。②.機(jī)械直接傳動(dòng)，帶來一些新的困難。
本發(fā)明的目的在于在大量試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出一種新的設(shè)計(jì)方案，這個(gè)方案是由計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)鋼絲繩，由鋼絲繩牽動(dòng)的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、一種新的驅(qū)動(dòng)方法和該驅(qū)動(dòng)器的用途，即由三個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的由鋼絲繩牽動(dòng)的，三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及驅(qū)動(dòng)方法和用途。
本發(fā)明的技術(shù)方案是(見

圖1) 關(guān)節(jié)器(51)裝在基板(54)的支架(55)上，由計(jì)算機(jī)(59)控制驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(53)，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(53)通過鋼絲繩組(52)牽動(dòng)各個(gè)關(guān)節(jié)器(51)的關(guān)節(jié)而實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明所用的鋼絲繩是特制的，沒有伸縮性的，所使用的鋼絲繩套采用受壓縮力而不縮短不變形的套管，因此它可以防止由于牽動(dòng)使鋼絲繩伸長所帶來的誤差。
本發(fā)明涉及到的技術(shù)方案是一種計(jì)算機(jī)控制的三個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的由鋼絲繩牽動(dòng)的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，以及驅(qū)動(dòng)方法和用途。根據(jù)不同的要求，可以改變?nèi)P(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的個(gè)數(shù)，組成新的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器。我們首先來敘述本發(fā)明的技術(shù)結(jié)構(gòu)。它是一種由三個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是由計(jì)算機(jī)控制的，由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的。三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組是由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組成的。其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的一種結(jié)構(gòu)是由三個(gè)關(guān)節(jié)器(51)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)箱(53)、用九根鋼絲繩及鋼絲繩套組(52)、基板(54)和支架(55)聯(lián)接而組成的，當(dāng)本技術(shù)用來作機(jī)械手時(shí)，也會(huì)有許多不同的技術(shù)方案，我們拿其中的一種三指機(jī)械手為例，其技術(shù)在機(jī)構(gòu)上的特征是1).其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的關(guān)節(jié)器的一種結(jié)構(gòu)是，(見圖2)由第一關(guān)節(jié)(27)、第二關(guān)節(jié)(26)、第三關(guān)節(jié)(24)和基關(guān)節(jié)(21)組成的三自由度關(guān)節(jié)器，它們之間經(jīng)鋼絲繩的牽動(dòng)，由關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)、(29)和(22)動(dòng)連接，第三關(guān)節(jié)(24)可隨關(guān)節(jié)導(dǎo)輪軸(65)作相對于基關(guān)節(jié)(21)±90度的轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖5)。基關(guān)節(jié)(21)固定在支架(55)上，支架(55)固定在基板(54)上；其第二關(guān)節(jié)(26)可隨關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(67)作相對于第三關(guān)節(jié)(24)±90度的轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖6)，其運(yùn)動(dòng)的平面和三關(guān)節(jié)(24)運(yùn)動(dòng)的平面相垂直；第一關(guān)節(jié)(27)可隨關(guān)節(jié)導(dǎo)輪軸(66)作相對于第二關(guān)節(jié)(26)±90度的轉(zhuǎn)動(dòng)(見圖7)，其運(yùn)動(dòng)的平面和第二關(guān)節(jié)(26)運(yùn)動(dòng)的平面相平行。
2).其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器的一種結(jié)構(gòu)是(見圖3)，驅(qū)動(dòng)器的殼體內(nèi)由箱板(64)、邊滑道板(43)(45)、中滑道板(44)組成，在箱板(64)內(nèi)部裝有三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(1)、(18)、(34)，三個(gè)固定在驅(qū)動(dòng)器軸上的繩輪(9)、(17)、(35)，兩個(gè)裝在滑塊(5)、(13)上的滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)、(3)、(4)和(14)、(15)、(16)，兩個(gè)定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)、(12)固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上通過三根鋼絲繩(48)、(49)、(60)的傳動(dòng)將驅(qū)動(dòng)信號傳到各關(guān)節(jié)，帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。
3).鋼絲繩的繞制、牽動(dòng)關(guān)系是本發(fā)明技術(shù)上的又一個(gè)關(guān)鍵，在這里，我們是這樣安排的(見圖2、圖3)其驅(qū)動(dòng)器(18)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩(48a)和鋼絲繩(48b)一根伸長的同時(shí)另一根縮短，其動(dòng)作通過滑輪組傳遞到第二關(guān)節(jié)(26)，則第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；其驅(qū)動(dòng)器(34)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩(49a)和鋼絲繩(49b)一根伸長的同時(shí)另一根縮短，其動(dòng)作通過滑輪組傳遞到第一關(guān)節(jié)(27)，則第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；其驅(qū)動(dòng)器(1)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩(60a)和鋼絲繩(60b)一根伸長的同時(shí)另一根縮短，通過驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)和(12)，則鋼絲繩的伸長和縮短的動(dòng)作傳遞到滑動(dòng)塊(5)和(13)(見圖3、圖4和圖5)，使其一個(gè)向前平移的同時(shí)，其另一塊則向后平移，滑塊的移動(dòng)會(huì)同時(shí)拉動(dòng)鋼絲繩(48a)和(48b)或者(49a)和(49b)中的一組，而松動(dòng)其中的另一組，導(dǎo)致第三關(guān)節(jié)(24)延轉(zhuǎn)動(dòng)軸(65)的轉(zhuǎn)動(dòng)。本發(fā)明所說的驅(qū)動(dòng)器是廣義的，它可以是各種電機(jī)，如交流伺服電機(jī)、直流司服電機(jī)及其他普通電機(jī)；也可以是液壓馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)；也可以是動(dòng)力連桿，齒輪傳動(dòng)，汽缸動(dòng)力以及其他產(chǎn)生拉、伸動(dòng)作的機(jī)械，只要有產(chǎn)生拉、伸動(dòng)作，足可以由鋼絲繩將計(jì)算機(jī)傳遞過來的控制信號傳到關(guān)節(jié)器的指定關(guān)節(jié)上。至于驅(qū)動(dòng)箱，其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)箱，也可以每一個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器用一個(gè)驅(qū)動(dòng)箱。
第二我們來敘述本發(fā)明在方法上的方案，本發(fā)明完全使用鋼絲繩來牽動(dòng)，因此可以排除由于單純機(jī)械傳動(dòng)所產(chǎn)生的誤差，但是本發(fā)明必須從方法上有所突破，解決關(guān)節(jié)器之間的聯(lián)合運(yùn)動(dòng)，以解決相互運(yùn)動(dòng)之間的不協(xié)調(diào)。我們提出了三關(guān)節(jié)串接聯(lián)動(dòng)的設(shè)計(jì)方法。這個(gè)方法包括兩個(gè)內(nèi)容，一個(gè)是鋼絲繩的繞制方法，第二個(gè)是與其配套的驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法。該方法的核心是
1).該三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的，三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組是由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組成；2).其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法是，該由計(jì)算機(jī)控制的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器是通過鋼絲繩把三自由度的三個(gè)關(guān)節(jié)串接聯(lián)動(dòng)起來的，該三關(guān)節(jié)的軸線，可以是互為平行的，也可以互為垂直的，也可以選用其他相對位置。其中兩個(gè)關(guān)節(jié)分別各自用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，通過滑輪各自驅(qū)動(dòng)一根鋼絲繩，采用閉式傳動(dòng)方式，形成關(guān)節(jié)的彎曲和伸直(或者形成關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng))；另一個(gè)關(guān)節(jié)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器采用閉式傳動(dòng)方式，通過滑輪驅(qū)動(dòng)一根鋼絲繩，該鋼絲繩又通過滑輪驅(qū)動(dòng)前兩根鋼絲繩，形成第三關(guān)節(jié)的彎曲和伸直(或者形成該關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng))，并形成三個(gè)關(guān)節(jié)串接的聯(lián)動(dòng)，這個(gè)實(shí)現(xiàn)串接聯(lián)動(dòng)的關(guān)節(jié)，我們叫它作串接聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)；3).在同一個(gè)關(guān)節(jié)器的三個(gè)關(guān)節(jié)中，自頂端向根端，其串接聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)可以是第一關(guān)節(jié)，可以是第二關(guān)節(jié)，也可以是第三關(guān)節(jié)。
4).把第三關(guān)節(jié)設(shè)定為串接聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)時(shí)，其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器三個(gè)關(guān)節(jié)鋼絲繩的一個(gè)聯(lián)接方法的技術(shù)方案是(一)第一根鋼絲繩(48)的一種連接方法是A.其鋼絲繩(48)的中點(diǎn)固定在繩輪(17)的固定點(diǎn)(63)上，該繩順時(shí)針(相對于繩輪(17)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(17)這段叫鋼絲繩(48b)，并順時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)的頂視方向)，逆時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(31)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(57)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，其繩頭固定在位于第二關(guān)節(jié)(26)上的固定孔(71)內(nèi)；b.其鋼絲繩(48)的中點(diǎn)固定在繩輪(17)上，該繩逆時(shí)針(相對于繩輪(17)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(17)這段叫鋼絲繩(48a)，并逆時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)的頂視方向)，逆時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(56)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(57)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，其繩頭固定在位于第二關(guān)節(jié)(26)上的固定孔(70)內(nèi)；(二)第二根鋼絲繩(49)的一種連接方法是A.其鋼絲繩(49)的中點(diǎn)固定在繩輪(35)上，該繩一端順時(shí)針(相對于繩輪(35)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(35)這段叫鋼絲繩(49b)，并順時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)的頂視方向)，順時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(30)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(29)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)(見圖7)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(73)內(nèi)；B.其鋼絲繩(49)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(35)上，該繩逆時(shí)針(相對于繩輪(35)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(35)這段叫鋼絲繩(49a)，并逆時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)的頂視方向)，順時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(23)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(29)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)(見圖7)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)；(三)第三根鋼絲繩(60)的一種連接方法是A.其鋼絲繩(60)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(9)上，該繩順時(shí)針(相對于繩輪(9)的頂視方向)(見圖3)繞過繩輪(9)這段叫鋼絲繩(60b)，并順時(shí)針繞過定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)后(相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)的頂視方向)，逆時(shí)針繞過動(dòng)滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)的頂視方向)，其繩頭固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上的螺桿(7)(見圖1)上；B.其鋼絲繩(60)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(9)上，該繩逆時(shí)針(相對于繩輪(9)的頂視方向)(見圖3)繞過繩輪(9)這段叫鋼絲繩(60a)，并逆時(shí)針繞過定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(12)后(相對于驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(12)的頂視方向)，順時(shí)針繞過動(dòng)滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)的頂視方向)，其繩頭固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上的螺桿(11)(見圖1)上。其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器第三關(guān)節(jié)鋼絲繩的聯(lián)接，在第一關(guān)節(jié)(27)的繞制方法也可以按以下方法進(jìn)行，即將已經(jīng)繞過第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的鋼絲繩(49b)再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)；同時(shí)，將已經(jīng)繞過第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的鋼絲繩(49a)再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)。
第三我們來敘述本發(fā)明的用途，概括起來說，本發(fā)明有以下用途1).三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，可以用來模仿人的任何關(guān)節(jié)“部件”，制成計(jì)算機(jī)控制的可運(yùn)動(dòng)的相關(guān)的機(jī)器人，如手關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、臂關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、腳關(guān)節(jié)、腳腕關(guān)節(jié)、腿關(guān)節(jié)、胯關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)和脛關(guān)節(jié)，比如制成機(jī)械手、多指多關(guān)節(jié)的靈巧手、機(jī)械手腕、步行機(jī)等；也可以制成計(jì)算機(jī)控制的可動(dòng)作的整體機(jī)器人；2).三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，可以用來模仿動(dòng)物的關(guān)節(jié)制成計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器動(dòng)物，如蛇形關(guān)節(jié)機(jī)器人等；3).三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，可以用來制成計(jì)算機(jī)控制的關(guān)節(jié)機(jī)械裝置，如聯(lián)動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等聯(lián)動(dòng)機(jī)械。
經(jīng)過充分的試驗(yàn)，本發(fā)明的技術(shù)方案有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明完全選用鋼絲繩牽動(dòng)，克服了機(jī)械直接傳動(dòng)所造成的困難，提出了新的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器方法和與之配合的驅(qū)動(dòng)器和關(guān)節(jié)間的串接聯(lián)動(dòng)連接方法，克服了關(guān)節(jié)單獨(dú)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所造成的整體運(yùn)動(dòng)的失調(diào)，由于精度和靈巧度的提高，不需要為克服運(yùn)動(dòng)不協(xié)調(diào)，所作的復(fù)雜設(shè)計(jì)，使整個(gè)結(jié)構(gòu)更加簡便、合理、靈活、可靠，提高了正確性、穩(wěn)定性和可操作性。
本發(fā)明有如下附圖圖1是本發(fā)明的總體設(shè)計(jì)示意圖(包括圖1-1和圖1-2)；圖中各圖標(biāo)說明如下關(guān)節(jié)器(51)、鋼絲繩套組(52)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(53)、基板(54)、支架(55)、計(jì)算機(jī)(59)。
圖2是本發(fā)明三驅(qū)動(dòng)器控制的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)第一實(shí)施例的總體結(jié)構(gòu)示意圖，它實(shí)際上是計(jì)算機(jī)控制的三指機(jī)械手的技術(shù)方案的示意圖；圖中各圖標(biāo)說明如下，滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)、(14)，驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)、(12)，螺桿(7)、(11)，螺母(8)、(10)，繩輪(9)、(17)、(35)，滑塊(5)、(13)，驅(qū)動(dòng)器(直流司服電機(jī))(18)、(1)、(34)，鋼絲繩套(19)、(20)、(32)、(33)，基關(guān)節(jié)(21)，三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)，第三關(guān)節(jié)(24)，二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)，第二關(guān)節(jié)(26)，一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)，第一關(guān)節(jié)(27)，固定孔(70)、(71)、(72)、(73)。
圖3是本發(fā)明三驅(qū)動(dòng)器控制的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各圖標(biāo)說明如下，驅(qū)動(dòng)器軸(36)、(39)、(42)，滑動(dòng)導(dǎo)輪軸(37)(41)，驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪軸(38)、(40)，繩輪(9)，邊滑道板(43)、(45)、中滑道板(44)，驅(qū)動(dòng)箱(46)，鋼絲繩(48)、(49)(60)，驅(qū)動(dòng)箱板(64)。
圖4是本發(fā)明滑動(dòng)塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各圖標(biāo)說明如下，道槽(61a)、(61b)，鋼絲繩(48a)、(48b)(60a)，滑輪(15)、(16)、(47)，凸塊(50)、固定點(diǎn)(63)。
圖5是導(dǎo)輪(22)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各圖標(biāo)說明如下，導(dǎo)輪軸(65)，關(guān)節(jié)滑輪(56)、(23)、(30)、(31)。
圖6是導(dǎo)輪(25)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各圖標(biāo)說明如下，導(dǎo)輪軸(67)，關(guān)節(jié)滑輪(57)、(29)，固定孔(70)、(71)。
圖7是導(dǎo)輪(28)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖中各圖標(biāo)說明如下，導(dǎo)輪軸(66)，關(guān)節(jié)滑輪(58)，固定孔(72)、(73)。
現(xiàn)在對照附圖，對本發(fā)明的實(shí)施例作明確的敘述，圖2是本發(fā)明的實(shí)施例，圖3是圖3中有關(guān)驅(qū)動(dòng)箱部分的細(xì)圖，是有三個(gè)自由度手指的機(jī)械手，每個(gè)手指有三個(gè)指關(guān)節(jié)。該機(jī)械手主要用于抓握操作。在本實(shí)施例中，第一第二關(guān)節(jié)的兩個(gè)軸線是平行的，分別用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(直流伺服電機(jī))，從鋼絲繩的中間向兩個(gè)方向，各驅(qū)動(dòng)同一根鋼絲繩的兩端，借助于滑輪和滑輪組，采用閉式傳動(dòng)方式，控制第一、第二關(guān)節(jié)，形成第一、第二指關(guān)節(jié)的彎曲和伸直；第三關(guān)節(jié)的軸線垂直于第一、第二關(guān)節(jié)的軸線，采用閉式傳動(dòng)方式，由一個(gè)驅(qū)動(dòng)器(直流伺服電機(jī))驅(qū)動(dòng)另一根鋼絲繩的兩端，借助于滑輪和滑輪組，在牽動(dòng)前兩個(gè)關(guān)節(jié)的同時(shí)，牽動(dòng)第三個(gè)關(guān)節(jié)，形成第三個(gè)關(guān)節(jié)的彎曲和伸直。本實(shí)施例所提的三指機(jī)械手，主要是由計(jì)算機(jī)(59)、手指(關(guān)節(jié)器)、手掌、驅(qū)動(dòng)箱(46)、傳動(dòng)鋼絲繩(48)、(49)、(60)及鋼絲繩套(19)、(20)、(32) (33)，驅(qū)動(dòng)器(直流伺服電機(jī))(34)、(18)、(1)等組成。從結(jié)構(gòu)上講，本實(shí)施例把指端關(guān)節(jié)設(shè)定為第一關(guān)節(jié)(27)、中指界設(shè)定為第二關(guān)節(jié)(26)、把根指節(jié)設(shè)定為第三關(guān)節(jié)(24)，且把第三關(guān)節(jié)(24)設(shè)計(jì)成串接聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)，第三關(guān)節(jié)裝在不動(dòng)的基指節(jié)(21)上。鋼絲繩(48)(49)(60)借助滑輪和滑輪組將驅(qū)動(dòng)器(直流伺服電機(jī))(34)(18)(1)和指關(guān)節(jié)軸動(dòng)態(tài)聯(lián)接起來，在驅(qū)動(dòng)器和關(guān)節(jié)器的之間的鋼絲繩外面，包有鋼絲繩套(19)(20)(32)(33)。在指關(guān)節(jié)軸上裝有角度傳感器，在第一關(guān)節(jié)的端頭裝有三維力傳感器，傳感器將所感受到的位移變化和指端所承受力的大小，傳給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號，控制驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的動(dòng)作?；腹?jié)(21)固定在手掌上，手掌裝在固定支架(55)上；驅(qū)動(dòng)箱(46)由驅(qū)動(dòng)箱板(64)、滑塊(13)(5)、導(dǎo)輪(2)(3)(4)(6)(12)(14)(15)(16)、繩輪(9)(17)(35)及驅(qū)動(dòng)器(直流伺服電機(jī))(34)(18)(1)等組成。在計(jì)算機(jī)的控制下，將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變成拉、伸運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對手指的驅(qū)動(dòng)。本發(fā)明所使用的鋼絲繩，需選用柔軟性好，無伸縮性的鋼絲繩，所使用的鋼絲繩套，需選用受壓力不產(chǎn)生縮變的鋼絲繩套。
鋼絲繩不同的繞制方法，將決定關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)方向，因此正確的繞制方法是本發(fā)明的一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵，本實(shí)施例的繞制方法是1.對牽動(dòng)第一關(guān)節(jié)鋼絲繩的繞制方法是A.其鋼絲繩(49)的中點(diǎn)固定在繩輪(35)上，(見圖4)該繩一端順時(shí)針(相對于繩輪(35)的頂視方向)繞過繩輪(35)這段叫鋼絲繩(49b)，并順時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)的頂視方向)，順時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(30)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(29)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)(見圖7)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(73)內(nèi)；B.其鋼絲繩(49)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(35)上，該繩逆時(shí)針(相對于繩輪(35)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(35)這段叫鋼絲繩(49a)，并逆時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)的頂視方向)，順時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(23)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(29)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)(見圖7)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)；2.對牽動(dòng)第二關(guān)節(jié)鋼絲繩的繞制方法是A.其鋼絲繩(48)的中點(diǎn)固定在繩輪(17)的固定點(diǎn)(63)上，該繩順時(shí)針(相對于繩輪(17)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(17)這段叫鋼絲繩(48b)，并順時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)的頂視方向)，逆時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(31)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(57)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，其繩頭固定在位于第二關(guān)節(jié)(26)上的固定孔(71)內(nèi)；b.其鋼絲繩(48)的中點(diǎn)固定在繩輪(17)上，該繩逆時(shí)針(相對于繩輪(17)的頂視方向)(見圖4)繞過繩輪(17)這段叫鋼絲繩(48a)，并逆時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)后(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)的頂視方向)，逆時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(56)，(相對于第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)的頂視方向)(見圖5)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(57)(相對于第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的頂視方向)(見圖6)，其繩頭固定在位于第二關(guān)節(jié)(26)上的固定孔(70)內(nèi)；3.對牽動(dòng)第三關(guān)節(jié)鋼絲繩的繞制方法是A.其鋼絲繩(60)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(9)上，該繩順時(shí)針(相對于繩輪(9)的頂視方向)(見圖3)繞過繩輪(9)這段叫鋼絲繩(60b)，并順時(shí)針繞過定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)后(相當(dāng)于驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)的頂視方向)，逆時(shí)針繞過動(dòng)滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)的頂視方向)，其繩頭固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上的螺桿(7)(見圖1)上；B.其鋼絲繩(60)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(9)上，該繩逆時(shí)針(相對于繩輪(9)的頂視方向)(見圖3)繞過繩輪(9)這段叫鋼絲繩(60a)，并逆時(shí)針繞過定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(12)后(相對于驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(12)的頂視方向)，順時(shí)針繞過動(dòng)滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)(相對于滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)的頂視方向)，其繩頭固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上的螺桿(11)(見圖1)上。其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器第三關(guān)節(jié)鋼絲繩的聯(lián)接，在第一關(guān)節(jié)(27)的繞制方法也可以按以下方法進(jìn)行，即將已經(jīng)繞過第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的鋼絲繩(49b)再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)；同時(shí)，將已經(jīng)繞過第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的鋼絲繩(49a)再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)(相對于第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)的頂視方向)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種由計(jì)算機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的由鋼絲繩牽動(dòng)的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法，其驅(qū)動(dòng)方法上的特征是1).該三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)是由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的，三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組是由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組成；2).其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方法是，該由計(jì)算機(jī)真空的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器是通過鋼絲繩把三自由度的三個(gè)關(guān)節(jié)串接聯(lián)動(dòng)起來的，該三關(guān)節(jié)的軸線，可以是互為平行的，也可以互為垂直的，也可以選用其他相對位置。其中兩個(gè)關(guān)節(jié)分別各自用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器，通過滑輪各自驅(qū)動(dòng)一根鋼絲繩，采用閉式傳動(dòng)方式，形成對該兩關(guān)節(jié)的直接控制，使該兩關(guān)節(jié)彎曲和伸直，或者形成關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；另一個(gè)關(guān)節(jié)用一個(gè)驅(qū)動(dòng)器采用閉式傳動(dòng)方式，通過滑輪驅(qū)動(dòng)一根鋼絲繩，該鋼絲繩又通過滑輪驅(qū)動(dòng)前兩根鋼絲繩，形成該關(guān)節(jié)的彎曲和伸直，或者形成該關(guān)節(jié)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并形成三個(gè)關(guān)節(jié)串接的聯(lián)動(dòng)；3).在同一個(gè)關(guān)節(jié)器的三個(gè)關(guān)節(jié)中，自頂端向根端，其串接聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)可以是第一關(guān)節(jié)，可以是第二關(guān)節(jié)，也可以是第三關(guān)節(jié)。4).把第三關(guān)節(jié)設(shè)定為串接聯(lián)動(dòng)關(guān)節(jié)時(shí)，其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器三個(gè)關(guān)節(jié)鋼絲繩的一個(gè)聯(lián)接方法是(一)第一根鋼絲繩(48)的一種連接方法是A.其鋼絲繩(48)的中點(diǎn)固定在繩輪(17)上的固定點(diǎn)(63)，該繩順時(shí)針繞過繩輪(17)這段叫鋼絲繩(48b)，并順時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)后，逆時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(31)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(57)，其繩頭固定在位于第二關(guān)節(jié)(26)上的固定孔(71)內(nèi)；b.其鋼絲繩(48)的中點(diǎn)固定在繩輪(17)上，該繩逆時(shí)針繞過繩輪(17)這段叫鋼絲繩(48a)，并逆時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)后，逆時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(56)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(57)，其繩頭固定在位于第二關(guān)節(jié)(26)上的固定孔(70)內(nèi)；(二)第二根鋼絲繩(49)的一種連接方法是A.其鋼絲繩(49)的中點(diǎn)固定在繩輪(35)上，該繩一端順時(shí)針繞過繩輪(35)這段叫鋼絲繩(49b)，并順時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)后，順時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(30)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(29)再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(73)內(nèi)；B.其鋼絲繩(49)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(35)上，該繩逆時(shí)針繞過繩輪(35)這段叫鋼絲繩(49a)，并逆時(shí)針繞過滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)后，順時(shí)針繞過在定滑輪第三關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)上的關(guān)節(jié)滑輪(23)，再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)上的關(guān)節(jié)滑輪(29)，再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)；(三)第三根鋼絲繩(60)的一種連接方法是A.其鋼絲繩(60)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(9)上，該繩順時(shí)針繞過繩輪(9)這段叫鋼絲繩(60b)，并順時(shí)針繞過定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)后，逆時(shí)針繞過動(dòng)滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)，其繩頭固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上的螺桿(7)上；B.其鋼絲繩(60)的中點(diǎn)固定在定滑輪繩輪(9)上，該繩逆時(shí)針繞過繩輪(9)這段叫鋼絲繩(60a)，并逆時(shí)針繞過定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(12)后，順時(shí)針繞過動(dòng)滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(14)，其繩頭固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上的螺桿(11)上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)方法，其特征是其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器第三關(guān)節(jié)鋼絲繩的聯(lián)接，在第一關(guān)節(jié)(27)的繞制方法也可以按以下方法進(jìn)行，即將已經(jīng)繞過第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的鋼絲繩(49b) 再逆時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)；同時(shí)，將已經(jīng)繞過第二關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(25)的鋼絲繩(49a)再順時(shí)針繞過在動(dòng)滑輪第一關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)上的關(guān)節(jié)滑輪(58)，其繩頭固定在位于第一關(guān)節(jié)(27)上的固定孔(72)內(nèi)。
3.一種由三個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)是由計(jì)算機(jī)控制的，由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組組成的，三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組是由多個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器組成的，其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的一種結(jié)構(gòu)是由三個(gè)關(guān)節(jié)器(51)、三個(gè)驅(qū)動(dòng)箱(53)、用九根鋼絲繩及鋼絲繩套組(52)、基板(54)和支架(55)聯(lián)接而組成的，當(dāng)本技術(shù)用來作機(jī)械手時(shí)，也會(huì)用各種技術(shù)方案，拿其中的一種三指機(jī)械手為例，其在機(jī)構(gòu)上的特征是1).其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的關(guān)節(jié)的一種結(jié)構(gòu)是，由第一關(guān)節(jié)(27)、第二關(guān)節(jié)(26)、第三關(guān)節(jié)(24)和基關(guān)節(jié)(21)組成的三自由度關(guān)節(jié)，它們之間是由關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(28)、關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(29)和關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(22)動(dòng)連接，經(jīng)鋼絲繩的牽動(dòng)，第三關(guān)節(jié)(24)可隨關(guān)節(jié)導(dǎo)輪軸(65)作相對于基關(guān)節(jié)(21)±90度的轉(zhuǎn)動(dòng)，基關(guān)節(jié)(21)固定在支架(55)上，支架(55)固定在基板(54)上；其第二關(guān)節(jié)(26)可隨關(guān)節(jié)導(dǎo)輪(67)作相對于第三關(guān)節(jié)(24)±90度的轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的平面和三關(guān)節(jié)(24)運(yùn)動(dòng)的平面相垂直；第一關(guān)節(jié)(27)可隨關(guān)節(jié)導(dǎo)輪軸(66)作相對于第二關(guān)節(jié)(26)±90度的轉(zhuǎn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)的平面和第二關(guān)節(jié)(26)運(yùn)動(dòng)的平面相平行。2).其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)器的一種結(jié)構(gòu)是，驅(qū)動(dòng)器的殼體是由箱板(64)、邊滑道板(43)(45)中滑道板(44)組成，在箱板(64)組成，內(nèi)部裝有三個(gè)驅(qū)動(dòng)器(1)、(18)、(34)，三個(gè)固定在驅(qū)動(dòng)器軸上的繩輪(9)、(17)、(35)，兩個(gè)裝在滑塊(5)、(13)上的定滑輪滑動(dòng)導(dǎo)輪(2)、(14)，兩個(gè)定滑輪驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)、 (12)固定在驅(qū)動(dòng)箱板(64)上，三根鋼絲繩(48)、(49)、(60)的傳動(dòng)，將驅(qū)動(dòng)信號傳送到各關(guān)節(jié)，帶動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)。3).其驅(qū)動(dòng)器(18)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩(48a)和鋼絲繩(48b)一根伸長的同時(shí)另一根縮短，其動(dòng)作通過滑輪組傳遞到第二關(guān)節(jié)(26)，則第二關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；其驅(qū)動(dòng)器(34)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩(49a)和鋼絲繩(49b)一根伸長的同時(shí)另一根縮短，其動(dòng)作通過滑輪組傳遞到第一關(guān)節(jié)(27)，則第一關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)；其驅(qū)動(dòng)器(1)的轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)鋼絲繩(60a)和鋼絲繩(60b)一根伸長的同時(shí)另一根縮短，通過驅(qū)動(dòng)箱導(dǎo)輪(6)和(12)，則鋼絲繩的伸長和縮短的動(dòng)作傳遞到滑動(dòng)塊(5)和(13)，使其一個(gè)向前平移的同時(shí)，其另一塊則向后平移，滑塊的移動(dòng)會(huì)同對拉動(dòng)鋼絲繩(48a)和(48b)或者(49a)和(49b)中的一組，而松動(dòng)其中的另一組，導(dǎo)致第三關(guān)節(jié)(24)延轉(zhuǎn)動(dòng)軸(65)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是其驅(qū)動(dòng)器可以是各種電機(jī)，如交流伺服電機(jī)、直流司服電機(jī)及其他普通電機(jī)；也可以是液壓馬達(dá)，氣動(dòng)馬達(dá)；也可以是動(dòng)力連桿，齒輪傳動(dòng)，汽缸動(dòng)力以及其他產(chǎn)生拉、伸動(dòng)作的機(jī)械。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征是其三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可以共用一個(gè)驅(qū)動(dòng)箱，也可以每一個(gè)三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器用一個(gè)驅(qū)動(dòng)箱。
6.一種由三個(gè)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的用途，其用途上的特征是1).三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，可以用來模仿人的任何關(guān)節(jié)“部件”，制成計(jì)算機(jī)控制的可運(yùn)動(dòng)的相關(guān)的機(jī)器人，如手關(guān)節(jié)、手腕關(guān)節(jié)、肘關(guān)節(jié)、臂關(guān)節(jié)、肩關(guān)節(jié)、腳關(guān)節(jié)、腳腕關(guān)節(jié)、腿關(guān)節(jié)、胯關(guān)節(jié)、腰關(guān)節(jié)和脛關(guān)節(jié)，比如制成機(jī)械手、多指多關(guān)節(jié)的靈巧手、機(jī)械手腕、步行機(jī)等；也可以制成計(jì)算機(jī)控制的可動(dòng)作的整體機(jī)器人；2).三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，可以用來模仿動(dòng)物的關(guān)節(jié)制成計(jì)算機(jī)控制的機(jī)器動(dòng)物，如蛇形關(guān)節(jié)機(jī)器人等；3).三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)及其驅(qū)動(dòng)方法，可以用來制成計(jì)算機(jī)控制的關(guān)節(jié)機(jī)械裝置，如聯(lián)動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器等聯(lián)動(dòng)機(jī)械。
全文摘要
本發(fā)明提出了一個(gè)由計(jì)算機(jī)控制驅(qū)動(dòng)器，由驅(qū)動(dòng)器牽動(dòng)鋼絲繩，由鋼絲繩牽動(dòng)關(guān)節(jié)器的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，提出了鋼絲繩直接對關(guān)節(jié)的牽動(dòng)和用鋼絲繩實(shí)現(xiàn)的串接聯(lián)動(dòng)牽動(dòng)關(guān)節(jié)的方法，經(jīng)濟(jì)地實(shí)現(xiàn)了高水平關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的整體運(yùn)動(dòng)，在經(jīng)濟(jì)的條件下，較大地提高了關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器的正確性、穩(wěn)定性、靈巧性、和可操作性，試驗(yàn)證明，本發(fā)明的三關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，在科研、生產(chǎn)中都會(huì)有很廣的使用價(jià)值。
文檔編號B25J17/00GK1136988SQ95105919
公開日1996年12月4日 申請日期1995年5月31日 優(yōu)先權(quán)日1995年5月31日
發(fā)明者錢錫康, 張啟先 申請人:北京航空航天大學(xué)