专利名称：一种拉线式串行机械手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种串行机械手结构，特别是一种拉线式串行机械手。
背景技术：
机械手已经应用于人们生产生活中的各个领域，传统机械手的驱动电机均安装在 关节上，大大增加了机械手自身的重量，减小了机械手的承载能力，同时也对高速运动和快 速响应极为不利。为了克服安装于机械手关节上的电机的重量，必须增大电机的功率和能 耗；同时，传统的机械手的驱动电动机和控制电路都在机械臂上，在它们工作的时候容易受 到震动，外界污染物的影响而造成损坏。为了克服传统的机械手臂上述的缺点，用绳索、拉线将电机的动力传出，将机械手 上的控制电机集中安装在远离末端执行器的底座上的方法逐渐得到重视，国内外的一些学 者提出了不同机构形式的绳驱动的并行机械手，如美国国家标准与技术研究所(NIST)的 柔索悬挂工作台的新型吊车R0B0CRANE。目前国内北京航空航天大学的陈海伟提出一种绳 驱动并联机构机械臂，并对结构与运动学进行分析，这种绳驱动并联机器人将电机安装在 机械手的底座上，通过绳索驱动机械手的末端运动。但并联机械手结构庞大复杂，附加装置 的重量通常和电机重量相当，不容忽视，驱动电机数多，能耗大；且具有强非线性，不宜实现 小型化和降低成本及能耗。关于串行拉线式机械手的结构，国内外文献中均未有记载。拉线式串行机械手采用串行式机械手结构，构造简单；将驱动电机安装于机械手 的底座驱动箱内，用拉线将电机的动力传递给机械手，附加装置极少，克服了手臂上电机重 量对机械手承载能力和运动灵活性的影响；通过一个电机的正反转，实现机械手每个自由 度的正反运动，使线在运动过程中，总是保持拉紧的状态，解决了线驱动并联机构中只能拉 伸不能压缩的单向性；通过巧妙地配置传动滑轮的大小和位置，有效地克服了并联线驱动 过程中的工作空间小的缺点。
实用新型内容本实用新型的目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种拉线式串联机械 手，本实用新型的目的通过如下技术方案实现一种拉线式串行机械手，包括腕关节、肘关节、肩关节和底座驱动箱，腕关节具有 腕关节杆的摆动和机械手末端轴向旋转两个自由度，肘关节具有一个自由度，肩关节具有 两个自由度，用于控制机械手各关节运动的电机都安装在底座驱动箱中；所述腕关节和肘 关节中的每个自由度的正反运动均由一个相应的电机绕线机构带动拉线驱动，一个自由度 对应一条拉线和一个电机绕线机构；拉线缠绕在电机绕线机构的螺旋圆柱的螺纹槽内，每 条拉线的两端绕过若干滑轮(滑轮作用之一是改变拉线的走向)与相应关节连接，在电机 绕线机构的驱动电机驱动下实现相应自由度的正反运动。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述腕关节包括腕关节轴向旋转机 构、腕关节杆、腕关节轴和腕关节摆动操纵拉线；腕关节杆通过腕关节轴与肘关节杆连接，腕关节摆动操纵拉线两端分别固接在以腕关节轴为中心的腕关节杆的两端，腕关节摆动操 纵拉线中的一端绕过安装在肘关节杆内槽中的第一滑轮和第二滑轮，最后缠绕在相应电机 绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内，另一端绕过安装在肘关节杆内槽中的第三滑轮和第四滑 轮，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内；腕关节轴向旋转机构包括旋转螺 杆、轴承、腕关节轴向旋转操纵拉线、驱动滑块和机械手末端，旋转螺杆通过轴承安装在腕 关节杆上，驱动滑块的斜齿与旋转螺杆的螺纹槽相啮合；轴向旋转操纵拉线一端与驱动滑 块的一端固接，操纵拉线的该端绕过安装在腕关节杆上的第五滑轮、安装在腕关节轴上的 第六滑轮、安装在肘关节杆外表面的第七滑轮和第八滑轮，最后缠绕在相应电机绕线机构 的螺旋圆柱螺纹槽内；轴向旋转操纵拉线的另一端与驱动滑块的另一端固接，绕过安装在 腕关节轴上的第九滑轮、安装在肘关节杆外表面的第十滑轮和第十一滑轮，最后缠绕在相 应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述肘关节包括肘关节杆、肘关节轴 和肘关节操纵拉线，肘关节杆通过肘关节轴与肩关节杆连接，肘关节操纵拉线两端分别固 接在以肘关节轴为中心的肘关节杆的两端，其中肘关节操纵拉线的一端绕过安装在肩关节 杆内槽中的第十二滑轮和第十三滑轮，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽 内，另一端绕过安装在肩关节杆内槽中的第十四滑轮和第十五滑轮，最后缠绕在相应电机 绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述肩关节包括肩关节杆、肩关节旋 转和上下移动机构，肩关节杆与肩关节旋转和上下移动机构相连，直接安装在底座驱动箱 上。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述电机绕线机构包括螺旋圆柱和驱 动电机，操纵拉线缠绕在螺旋圆柱的螺旋纹内，电机转动时，使缠绕在螺纹槽内的操纵拉线一端伸长，另一端缩短。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述腕关节和肘关节中每个自由度正 反运动的相应电机绕线机构均安装在底座驱动箱上，操纵拉线通过电机绕线机构和滑轮将 各电机的转动分别传递给相应关节的相应自由度实现运动。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述第二滑轮和第四滑轮布置在肘关 节杆内槽边缘的两侧，第一滑轮和第三滑轮为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆上的滑槽 内。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述第八滑轮和第十一滑轮布置在肘 关节杆外表面边缘的两侧，第七滑轮和第十滑轮为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆上的 滑槽内；第六滑轮和第九滑轮为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆外侧的腕关节轴上。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，所述第十三滑轮和第十五滑轮布置在 肩关节杆内槽边缘的两侧，第十二滑轮和第十四滑轮为同轴的两个滑轮，安装在肩关节上 的滑槽内。上述一种拉线式串行机械手的更优方案是，半径不同的两个小滑轮和两个大滑轮 分别对称安装于肩关节两侧的肘关节轴上，组成大小轮分线滑轮组，通过此关节轴的腕关 节摆动操纵拉线绕经小滑轮传递，通过此关节轴的腕关节轴向旋转操纵拉线绕经大滑轮传 递。[0016]与现有技术相比，本实用新型具有如下优点和效果本实用新型将驱动电机安装于机械手的底座驱动箱内，用拉线将电机的动力传递 给机械手，克服了手臂上电机重量对机械手承载能力和运动灵活性的影响；有效地克服现 有的绳驱动并联机械手结构复杂，工作空间小问题；解决了线驱动并联机构中只能拉伸不 能压缩的单向性；解决绕线机构的易出现打滑问题和串行线驱动过程中的多线干涉问题。 本实用新型提出的拉线式串行机械手的结构，与绳驱动的并行机械手相比，构造非常简单， 附加装置极少，更有效地克服了手臂上电机重量对机械手承载能力和运动灵活性的影响； 本实用新型中每个电机驱动一个关节自由的操纵拉线，电机的旋转时带动一条操纵拉线伸 长，另一条操纵拉线缩短，使得操纵拉线在控制过程中总是保持拉紧状态，解决了线驱动并 联机构中只能拉伸不能压缩的单向性；电机的正反转，驱动操纵拉线完成一个关节自由度 的顺、逆时针运动；本实用新型提出的滑轮分布方法，可以根据机械手转动角度范围要求进 行调整，有效地克服了绳驱动并联机械手工作过程中的工作空间小的缺点，通过巧妙地配 置传动滑轮的大小和位置，使多条操纵拉线传递过程中均经过自己独立的滑轮链，保证了 传送通路的流畅，解决了多条操纵拉线传送过程中易发生干涉的问题。
图1为实施方式中一种拉线式串行机械手的结构示意图；图2为实施方式中电机绕线机构示意图；图3为实施方式中肘关节结构示意图；图4为实施方式中腕关节摆动结构示意图；图5为实施方式中机械手末端旋转结构示意图；图6为实施方式中大小轮分线滑轮组示意图。
具体实施方式
本实施方式中机械手底座驱动箱设计电机绕线机构安装在机械手底座驱动箱 内，所述绕线机构为一带螺纹槽的螺旋圆柱，直接安装在电机的转动轴上，用于牵引操纵拉 线的运动；螺旋圆柱绕线机构的旋转能使缠绕在螺旋槽内的操纵拉线一端伸长，同时另一 端缩短，且两条操纵线的伸长量和缩短量相同，以保证操纵线控制过程中保持拉紧状态。各关节的设计包括2个自由度的腕关节、1个自由度的肘关节以及2个自由度的 肩关节。所述腕关节包括腕关节轴、腕关节杆和腕关节轴向旋转机构。腕关节杆通过腕关 节轴与肘关节杆相连，通过操纵拉线传递电机的动力，完成腕关节杆绕腕关节轴顺、逆时针 转动。所述腕关节轴向旋转机构由旋转螺杆、轴承、腕关节轴向旋转操纵拉线、驱动滑块和 机械手末端组成。腕关节轴向旋转操纵拉线固结于驱动滑块上，驱动滑块底面有斜齿，与旋 转螺杆上的螺纹相啮合，旋转螺杆另一端上有六个面，与机械手末端的内六面相嵌，操纵拉 线拉动驱动滑块移动，带动旋转螺杆转动，使机械手末端旋转，电机反转时，操纵拉线运动 的方向相反，实现腕关节机械手末端的顺时针和逆时针转动。可根据旋转角度范围来设定 旋转螺杆螺纹部分的长度，根据机械手末端的运动精度要求设定旋转螺杆的螺距。所述肘关节包括肘关节轴和肘关节杆。肘关节杆通过肘关节轴与肩关节杆相连，通过操纵拉线传递电机的动力，完成肘关节杆绕肘关节轴顺、逆时针转动。所述肩关节包括肩关节旋转运动和肩关节上下移动，肩关节的旋转运动和上下移 动直接由电机启动，安装于底座驱动箱内。本实施方式的拉线式串联机械手，通过安装于底座的电机带动绕线机构转动，带 动缠绕于绕线机构的操纵拉线运动，驱动腕关节和肘关节运动，一个电机驱动操纵拉线的 两端，完成一个关节的顺，逆时针转动。
以下结合附图对本实用新型的具体实施做进一步的 详细描述，但本实用新型的实施不限于此。图1为本实用新型一种拉线式串行机械手的结构示意图。如图1所示，一种拉线 式串行机械手的主体结构包括依次连接的腕关节1，肘关节2，肩关节3和底座驱动箱4。腕 关节1具有腕关节杆的摆动和机械手末端的轴向旋转两个自由度，肘关节2具有一个自由 度，肩关节3具有轴向旋转和上下移动两个自由度。具体地按机械手的四个组成部分叙述 如下1.腕关节1包括腕关节轴向旋转机构12、腕关节杆10、腕关节轴四和腕关节摆动 操纵拉线。腕关节的两个自由度分别是腕关节杆绕腕关节轴四的摆动和机械手末端的轴 向旋转。其中腕关节杆绕腕关节轴的摆动通过腕关节摆动操纵拉线实现，摆动操纵拉线的 两端分别固接在腕关节杆10上，具体位置是以腕关节轴四为中心的腕关节杆两端；操纵拉 线绕经滑轮传到底座驱动箱内，缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺旋槽上。如图4所 示，腕关节杆10通过腕关节轴四与肘关节杆8连接，摆动操纵拉线的两端分别固定在以腕 关节轴为中心的腕关节杆两端，其中一端绕过安装在肘关节杆8内槽中的第一滑轮271和 第二滑轮31，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽上，操纵拉线的另一端绕过 安装在肘关节杆8内槽中的第三滑轮272和第四滑轮沈，最后缠绕在相应电机绕线机构的 螺旋圆柱螺纹槽上。第二滑轮31和第四滑轮沈布置在肘关节杆8内槽边缘的两侧，第一 滑轮271和第三滑轮272为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆上的滑槽内，滑轮位置可以根 据腕关节杆的摆动角度范围在滑槽内调整，也可以用于操纵拉线的拉紧状态调整。为了保 证操纵拉线在拉动过程中始终在传动轮上，滑轮采用具有一定斜度的凹槽轮。如图5所示为本实用新型腕关节轴向旋转机构12，包括旋转螺杆33、轴承34、腕关 节、驱动滑块36、机械手末端11和轴向旋转操纵拉线，旋转螺杆33通过轴承34安装在腕关 节杆10上，旋转螺杆的杆身上开有螺旋槽，与驱动滑块36 —面的斜齿相啮合，轴向旋转操 纵拉线一端与驱动滑块36的一端固接，操纵拉线的该端绕过安装在腕关节杆上的第五滑 轮38、安装在腕关节轴上的第六滑轮四1、安装在肘关节杆外表面的第七滑轮131和第八滑 轮132，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽上；轴向旋转操纵拉线的另一端 与驱动滑块36的另一端固接，绕过安装在腕关节轴上的第九滑轮四2、安装在肘关节杆外 表面的第十滑轮133和第十一滑轮134，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽 上。第八滑轮132和第十一滑轮134布置在肘关节杆外表面边缘的两侧，第七滑轮131和 第十滑轮133为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆上的滑槽内，滑轮位置可用于操纵拉线 的拉紧状态调整；第六滑轮291和第九滑轮四2为同轴的两个滑轮安装在肘关节杆外侧的 腕关节轴上。为了保证操纵拉线在拉动过程中始终在传动轮上，滑轮采用具有一定斜度的 凹槽轮。为了解决腕关节两个自由度的操纵拉线在传动工程中的干涉，本实用新型设计如图6所示为大小轮分线滑轮组7。半径不同的两个小滑轮40和两个大滑轮41分别对称安 装于肩关节两侧的肘关节轴M上，组成大小轮分线滑轮组7，通过此关节轴的腕关节摆动 操纵拉线绕经小滑轮40传递，通过此关节轴的腕关节轴向旋转操纵拉线绕经大滑轮41传 递；小滑轮40的半径大小与第二滑轮31和第四滑轮沈相匹配，大滑轮41的半径大小与第 八滑轮132和第十一滑轮134相匹配，以保证操纵拉线运动的流畅。用大小轮分线滑轮组 把腕关节两个自由度的操纵拉线分开，使每条操纵拉线均经过独立的滑轮链，保证了传送 通路的流畅，解决了多条操纵拉线传送过程中易发生干涉的问题。为了保证操纵拉线在拉 动过程中始终在传动轮上，滑轮采用具有一定斜度的凹槽轮。安装在底座驱动箱内的腕关节摆动电机绕线机构的电机转动时，带动安装在电机 输出轴上的螺旋圆柱旋转，驱动缠绕在螺旋圆柱螺纹槽内的腕关节摆动操纵拉线运动，使 操纵拉线的一端伸长，另一端缩短，且拉线的伸长量和缩短量相同，拉线传递电机输出的动 力，实现腕关节杆的摆动。电机正反转动时，能实现腕关节杆的正反两向运动。安装在底座 驱动箱内的腕关节轴向旋转电机绕线机构的电机转动时，带动安装在电机输出轴上的螺旋 圆柱旋转，驱动缠绕在螺旋圆柱螺纹槽内的腕关节轴向旋转操纵拉线运动，使操纵拉线的 一端伸长，另一端缩短，且拉线的伸长量和缩短量相同，拉线传递电机输出的动力，拉动驱 动滑块移动，带动旋转螺杆转动，使机械手末端旋转，电机反转时，操纵拉线运动的方向相 反，实现腕关节机械手末端的顺时针和逆时针转动。可根据旋转角度范围来设定旋转螺杆 螺纹部分的长度，根据机械手末端的运动精度要求设定旋转螺杆的螺距。2.肘关节2包括肘关节杆8、肘关节轴M和肘关节操纵拉线。如图3所示为肘关 节的结构示意图，肘关节杆通过肘关节轴与肩关节杆6连接，肘关节杆8能在操纵拉线的 作用线绕肘关节轴M转动，肘关节操纵拉线的两端分别固接在以肘关节轴M为中心的肘 关节杆8的两端，以使肘关节杆在运动过程中操纵拉线一端的伸长量与另一端的缩短量一 样，其中操纵拉线的一端绕过安装在肩关节杆6内槽中的第十二滑轮221和第十三滑轮20， 最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽上，操纵拉线的另一端绕过安装在肩关节 杆6内槽中的第十四滑轮222和第十五滑轮21，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱 螺纹槽上。第十三滑轮20和第十五滑轮21布置在肩关节杆6内槽边缘的两侧，第十二滑 轮221和第十四滑轮222为同轴的两个滑轮，安装在肩关节上的滑槽内，滑轮位置可以根据 肘关节杆的摆动角度范围在滑槽内调整，也可以用于操纵拉线的拉紧状态调整。为了保证 操纵拉线在拉动过程中始终在传动轮上，滑轮采用具有一定斜度的凹槽轮。安装在底座驱动箱内的肘关节相应电机绕线机构的电机转动时，带动安装在电机 输出轴上的螺旋圆柱旋转，驱动缠绕在螺旋圆柱螺纹槽内的肘关节操纵拉线运动，使操纵 拉线的一端伸长，另一端缩短，且拉线的伸长量和缩短量相同，拉线传递电机输出的动力， 实现肘关节杆的转动。电机正反转动时，能实现肘关节杆的正反两向转动。3.肩关节3包括肩关节杆6、肩关节旋转和上下移动机构5，肩关节杆6与肩关节 旋转和上下移动机构5相连，直接安装在底座驱动箱4上。肩关节包括肩关节杆6的旋转 运动和上下移动，其中肩关节杆的旋转可以采用同步带传动的方式，肩关节杆上下移动采 用凸轮结构驱动。4.本实用新型将驱动电机集中安装在底座驱动箱4内。其中电机绕线机构15如 图2所示，将螺旋圆柱16安装于驱动电机19的输出轴上，用梅花扣将操纵拉线系于绕线机构的螺旋圆柱上，并缠绕在螺旋圆柱的螺纹槽内，电机转动带动螺旋圆柱旋转，防止操纵拉 线在绕线机构上的打滑。驱动电机转动时，使缠绕在螺旋圆柱上的操纵拉线一端伸长，另一 端缩短，且操纵线的伸长量与缩短量相等，保证了操纵线控制关节运动时始终保持拉紧状 态，解决了线驱动并联机构中只能拉伸不能收缩的单向性。本实用新型提出的拉线式串联机械手结构，通过安装于底座的电机带动绕线机构 转动，带动缠绕于绕线机构的操纵拉线运动，驱动各关节运动，一个电机驱动一个关节自由 度的操纵拉线，完成关节自由度的顺、逆时针运动。本实用新型结构简单，各滑轮的分布方 法可以根据机械手转动角度范围要求进行调整，有效克服了现有的绳驱动并联机械手工作 空间小问题；由上述可知，本实用新型提出的拉线式串行机械手的结构，与绳驱动的并行机械 手相比，构造非常简单，附加装置极少，更有效地克服了手臂上电机重量对机械手承载能力 和运动灵活性的影响；本实用新型中每个电机驱动一个关节自由的操纵拉线，电机的旋转 时带动一条操纵拉线伸长，另一条操纵拉线缩短，使得操纵拉线在控制过程中总是保持拉 紧状态，解决了线驱动并联机构中只能拉伸不能压缩的单向性；电机的正反转，驱动操纵拉 线完成一个关节自由度的顺、逆时针运动；本实用新型提出的滑轮分布方法，可以根据机械 手转动角度范围要求进行调整，有效地克服了绳驱动并联机械手工作过程中的工作空间小 的缺点，通过巧妙地配置传动滑轮的大小和位置，使多条操纵拉线传递过程中均经过自己 独立的滑轮链，保证了传送通路的流畅，解决了多条操纵拉线传送过程中易发生干涉的问 题。
权利要求1.一种拉线式串行机械手，包括腕关节(1)、肘关节O)、肩关节C3)和底座驱动箱 G)，腕关节(1)具有腕关节杆(10)的摆动和机械手末端(11)的轴向旋转两个自由度，肘 关节( 具有一个自由度，肩关节C3)具有两个自由度，用于控制机械手各关节运动的电机 都安装在底座驱动箱(4)中，其特征在于腕关节(1)和肘关节(2)中的每个自由度的正反 运动均由一个相应的电机绕线机构(15)带动拉线驱动，一个自由度对应一条拉线和一个 电机绕线机构(15)；拉线缠绕在电机绕线机构(15)的螺旋圆柱(16)的螺纹槽内，每条拉 线的两端绕过若干滑轮与相应关节连接，在电机绕线机构(15)的驱动电机驱动下实现相 应自由度的正反运动。
2.根据权利要求1所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述腕关节(1)包括腕 关节轴向旋转机构(12)、腕关节杆(10)、腕关节轴09)和腕关节摆动操纵拉线O8、30)； 腕关节杆(10)通过腕关节轴09)与肘关节杆(8)连接，腕关节摆动操纵拉线(观、30)两 端分别固接在以腕关节轴09)为中心的腕关节杆(10)的两端，腕关节摆动操纵拉线08、 30)中的一端绕过安装在肘关节杆(8)内槽中的第一滑轮071)和第二滑轮(31)，最后缠 绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内，另一端绕过安装在肘关节杆(8)内槽中的第 三滑轮(27 和第四滑轮( )，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内；腕关 节轴向旋转机构(1 包括旋转螺杆(3 、轴承(34)、腕关节轴向旋转操纵拉线(35，37)、驱 动滑块(36)和机械手末端(11)，旋转螺杆(3 通过轴承(34)安装在腕关节杆(10)上， 驱动滑块(36)的斜齿与旋转螺杆(3 的螺纹槽相啮合；轴向旋转操纵拉线(35，37) —端 与驱动滑块(36)的一端固接，操纵拉线的该端绕过安装在腕关节杆上的第五滑轮(38)、安 装在腕关节轴上的第六滑轮091)、安装在肘关节杆外表面的第七滑轮(131)和第八滑轮 (132)，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内；轴向旋转操纵拉线的另一端与 驱动滑块(36)的另一端固接，绕过安装在腕关节轴上的第九滑轮092)、安装在肘关节杆 外表面的第十滑轮(13 和第十一滑轮(134)，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱 螺纹槽内。
3.根据权利要求1所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述肘关节( 包括肘 关节杆(8)、肘关节轴04)和肘关节操纵拉线03，25)，肘关节杆(8)通过肘关节轴04)与 肩关节杆(6)连接，肘关节操纵拉线(23,2 两端分别固接在以肘关节轴04)为中心的肘 关节杆(8)的两端，其中肘关节操纵拉线的一端绕过安装在肩关节杆(6)内槽中的第十二 滑轮021)和第十三滑轮(20)，最后缠绕在相应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内，另一 端绕过安装在肩关节杆(6)内槽中的第十四滑轮(22 和第十五滑轮(21)，最后缠绕在相 应电机绕线机构的螺旋圆柱螺纹槽内。
4.根据权利要求1所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述肩关节C3)包括肩 关节杆(6)、肩关节旋转和上下移动机构(5)，肩关节杆(6)与肩关节旋转和上下移动机构 (5)相连，直接安装在底座驱动箱(4)上。
5.根据权利要求1所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述电机绕线机构(15) 包括螺旋圆柱(16)和驱动电机(19)，操纵拉线缠绕在螺旋圆柱(16)的螺旋纹内，电机转动 时，使缠绕在螺纹槽内的操纵拉线(17，18) —端伸长，另一端缩短。
6.根据权利要求1所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述腕关节(1)和肘关 节O)中每个自由度正反运动的相应电机绕线机构均安装在底座驱动箱(4)上，操纵拉线通过电机绕线机构和滑轮将各电机的转动分别传递给相应关节的相应自由度实现运动。
7.根据权利要求2所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述第二滑轮(31)和第 四滑轮06)布置在肘关节杆(8)内槽边缘的两侧，第一滑轮(271)和第三滑轮(27 为同 轴的两个滑轮，安装在肘关节杆上的滑槽内。
8.根据权利要求2所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述第八滑轮(132)和 第十一滑轮(134)布置在肘关节杆(8)外表面边缘的两侧，第七滑轮(131)和第十滑轮 (133)为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆上的滑槽内；第六滑轮091)和第九滑轮(四2) 为同轴的两个滑轮，安装在肘关节杆外侧的腕关节轴上。
9.根据权利要求3所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于所述第十三滑轮00) 和第十五滑轮布置在肩关节杆(6)内槽边缘的两侧，第十二滑轮(221)和第十四滑轮 (222)为同轴的两个滑轮，安装在肩关节上的滑槽内。
10.根据权利要求1所述的一种拉线式串行机械手，其特征在于肩关节两侧的肘关节 轴04)上安装有半径不同的两个小滑轮GO)和两个大滑轮(41)，组成大小轮分线滑轮组 (7)，通过此关节轴的腕关节摆动操纵拉线绕经小滑轮00)传递，通过此关节轴的腕关节 轴向旋转操纵拉线绕经大滑轮Gl)传递。
专利摘要本实用新型涉及一种拉线式串行机械手，包括腕关节二个自由度、肘关节一个自由度和肩关节二个自由度。机械手整体结构包括底座驱动箱、关节杆和关节传动机构。每个自由度的驱动电机安装于机械手的底座驱动箱，用操纵拉线将电机的动力传递给机械手，克服了安装于机械手臂上的电机重量对机械手承载能力和运动灵活性的影响；通过每个独立驱动电机的正反转，实现机械手每个自由度的正反运动，使拉线在运动过程中，总是保持拉紧的状态，解决了线驱动过程中只能拉伸不能压缩的单向性；本实用新型通过巧妙地配置滑轮的大小和位置，有效地克服了并行线驱动过程中的驱动范围小，线之间容易干涉的缺点。
文档编号B25J17/00GK201824353SQ20102000335
公开日2011年5月11日 申请日期2010年1月2日 优先权日2010年1月2日
发明者张勤, 郭福坤 申请人:华南理工大学