专利名称：一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置的制作方法
技术领域：
本发明属于机械臂关节技术领域，具体涉及双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置。
背景技术：
现有的机械臂通常由多级关节串接而成，并作为末端操作器的支撑部件，多用于远端操控、目标检测等多自由度位姿及避障应用的场合。机械臂的可控回转式关节结构是决定机械臂末端定位精度以及空间运动能力的关键要素。在狭小纵深运动空间内，对机械臂的避障能力要求较高，为减轻多级串接机械臂的自重以提高其末端携载能力，到目前为止将钢丝绳用于关节驱动已有较多应用，主要利用钢丝绳缠绕在驱动轮或驱动轴上的方式，依靠钢丝绳与驱动轮或驱动轴之间缠绕部分的摩擦力传递动力，由于钢丝绳缠绕部分与驱动轮或驱动轴之间存在相对滑转，钢丝绳的传 递效率不高，关节控制精度低，因此需要足够的钢丝绳预紧力以提高钢丝绳的传递效率，且对钢丝绳预紧装置的要求较高。中国专利申请公开号CN 101323110A提出的一种机械臂的大角度回转式关节机构，其中第一钢丝轮盘、第三钢丝轮盘和第一关节轴分别固定安装在第一臂的根部，第二钢丝轮盘、第四钢丝轮盘和第二关节轴分别固定安装在第二臂的根部，关节轴连杆安装在第一关节轴和第二关节轴上，可分别沿第一关节轴和第二关节轴的轴线自由转动。第一钢丝绳至第四钢丝绳分别缠绕在第一钢丝轮盘至第四钢丝轮盘的U型凹槽上，缠绕后呈8字形状并且保持张紧状态。该结构虽然可以实现关节接近正负180度的大角度回转，但这种关节不具有主动运动功能，其利用钢丝绳与钢丝绳轮间的摩擦力传递动力，传递效率低，且难以实现四根钢丝绳预紧力调节的一致性。中国专利公告号CN 100443770C所介绍的一种用于机械臂的钢丝绳传动机构，大臂和小臂的横截面都为中空筒状；小臂驱动轴设有V形槽结构用来缠绕钢丝绳，小臂驱动轴两端通过轴承安装在大臂根部，大臂驱动轴固定在大臂根部，与小臂驱动轴保持同轴；小臂从动轴也设有V形槽结构用来缠绕钢丝绳，与小臂根部固定连接，两端通过轴承安装在大臂顶部，钢丝绳缠绕在小臂驱动轴和小臂从动轴的V形槽之间并且保持张紧状态，钢丝绳的端部固定在小臂上；钢丝绳张紧装置整体安装在大臂内部、小臂驱动轴和小臂从动轴之间，通过调整螺栓与张紧调整棒之间的拉力与钢丝绳传动过程的有效张力相平衡实现钢丝绳有效张力的调整。该机构的钢丝绳缠绕在小臂驱动轴和小臂从动轴的V形槽之间，通过静摩擦力带动小臂相对于大臂转动，小臂驱动轴与钢丝绳缠绕部分之间存在相对滑转，钢丝绳的传递效率不高，关节控制精度低，并且其钢丝绳张紧装置整体安装在大臂内部，调节不方便，由于张紧调整棒与钢丝绳之间存在摩擦消耗大，钢丝绳传递效率不高。
发明内容
本发明的目的是提供一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，以解决钢丝绳与关节驱动轮或驱动轴之间的滑转问题，减小钢丝绳预紧过程中的摩擦损耗，提高钢丝绳传递效率和关节的控制精度。本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，其特征在于钢丝轮盘的盘面开有沿圆周均布的盘面通孔，钢丝轮盘的轮缘内开有并列的两道截面为U形的凹槽用来分别缠绕左旋钢丝绳和右旋钢丝绳，每个U形凹槽底部均开有与盘面通孔相通的凹槽通孔；左旋钢丝绳和右旋钢丝绳的一端均压制有钢丝绳球头，球头直径大于凹槽通孔的直径且小于盘面通孔的直径，左旋钢丝绳和右旋钢丝绳分别经由盘面通孔穿过凹槽通孔，钢丝绳球头卡在盘面通孔与凹槽通孔交接处，关节运动过 程中钢丝绳预紧后与钢丝轮盘保持相对固定；钢丝轮盘的转轴两端各有一个凸缘，分别与前级机械臂的上、下凸台固定连接，凸缘的外侧面位于钢丝轮盘的转轴轴心处开有型腔，角度传感器的非输出轴一端固定在型腔的底部，角度传感器的输出轴端部开有矩形凹槽，角度传感器的输出轴与钢丝轮盘的转轴保持同轴关系；前级机械臂和后级机械臂均采用中空筒状的机械臂，每级机械臂的端部平行于机械臂长度方向对称设有相互平行的上、下两个凸台，后级机械臂的上、下凸台的内侧面间距大于前级机械臂的上、下凸台的外侧面间距，前级机械臂的上、下凸台的外侧面位于后级机械臂的上、下凸台的内侧面之间，前级机械臂的上、下凸台外侧面有同轴心的轴承座孔，分别与第一轴承和第二轴承的外圈配合，轴承座孔底部开有与轴承座孔同轴心的轴承通孔，轴承通孔直径大于第一轴承或第二轴承的内圈直径，后级机械臂上、下凸台有同轴心的通孔，分别与第一转轴和第二转轴配合；第一转轴和第二转轴均为二阶梯整体轴，由小径轴、大径轴和大径轴一端的转轴凸缘三部分组成，第一转轴的大径轴与后级机械臂的上凸台的通孔配合，小径轴的端部沿轴线有一矩形凸台，嵌于角度传感器的输出轴端部的矩形凹槽内，第一转轴与角度传感器的输出轴同步转动，小径轴与第一轴承的内圈配合，大径轴与小径轴的阶梯面止于第一轴承内圈的端面，第一转轴通过钢丝轮盘的转轴凸缘与后级机械臂的上凸台固定连接，使得前级机械臂的上凸台与后级机械臂的上凸台通过第一转轴和第一轴承连接并保持可相对自由转动；前级机械臂的下凸台与后级机械臂的下凸台采用与此相同的方式通过第二转轴和第二轴承的配合连接；从后级机械臂的上凸台沿钢丝轮盘的转轴轴线方向看，左旋钢丝绳依逆时针方向缠绕在其中一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘的轮缘后经由左侧钢丝绳预紧装置连接至钢丝绳驱动器；右旋钢丝绳依顺时针方向缠绕在另一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘的轮缘后经由右侧钢丝绳预紧装置连接至钢丝绳驱动器；钢丝绳预紧装置的锁紧螺母旋合在调整螺钉的螺纹上，用于锁定钢丝绳预紧装置与后级机械臂间的相对位置，调整螺钉的螺纹一侧的端部有与调整螺钉的轴线同轴的圆柱凸台，圆柱凸台的外径小于螺纹外径，垂直于圆柱凸台轴线并过轴线有一圆柱凸台通孔，圆柱凸台通孔接近圆柱凸台的端部，U形轮架底部开有孔径大于圆柱凸台外径而小于调整螺钉螺纹外径的通孔，圆柱凸台伸过U形轮架底部的通孔，并与之间隙配合保持可相对自由转动，圆柱凸台的端部通过卡销或卡箍插入圆柱凸台通孔以限制圆柱凸台从U形轮架底部的通孔脱出；导向轮位于U形轮架的两侧板之间，导向轮的转轴两端分别通过第三轴承、第四轴承、第一轴承座和第二轴承座安装在U形轮架的两侧板上,使导向轮与U形轮架保持可相对自由转动，导向轮的轮缘有一道与钢丝轮盘的轮缘凹槽结构、尺寸相同的凹槽用来约束和引导钢丝绳；在后级机械臂的横向断面上有左、右两个贯穿外壁的螺纹孔，两个螺纹孔的中心线分别位于过钢丝轮盘的两个轮缘凹槽底部中心且垂直于钢丝轮盘的转轴的轴线的两个平面上，左、右两个完全相同的钢丝绳预紧装置的导向轮一侧均位于机械臂内部，分别通过其调整螺钉与后级机械臂的两个贯穿的螺纹孔配合安装，左旋钢丝绳和右旋钢丝绳分别位于左、右侧钢丝绳预紧装置的导向轮的轮缘凹槽内，通过调节调整螺钉与螺纹孔的旋合深度以改变左、右侧钢丝绳预紧装置的导向轮沿调整螺钉的轴线的位移量，锁紧螺母旋合在调整螺钉上，通过调整螺钉的螺纹旋紧在后级机械臂的外壁并与之固定，使调整螺钉与后 级机械臂相对位置固定并锁定。所述钢丝轮盘轮缘开有的凹槽，其截面可以为U形、V形或梯形；所述角度传感器固定在钢丝轮盘的转轴一端凸缘的型腔底部，可以是钢丝轮盘的转轴上端凸缘的型腔底部，或是钢丝轮盘的转轴下端凸缘的型腔底部；所述前级机械臂与后级机械臂通过第一转轴和第二转轴连接的关节装置，优选第一转轴和第二转轴具有相同结构和尺寸，以简化机械臂凸台部位的加工工序，使关节装置安装简便。本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，由于采取前级机械臂和后级机械臂通过转轴和轴承连接并保持相对转动，钢丝轮盘固定在前级机械臂上、下凸台之间，钢丝轮盘转轴一端的凸缘中部型腔内的角度传感输出器轴与转轴同轴并同步转动，两根驱动钢丝绳分别通过球头卡在凹槽通孔并缠绕在钢丝轮盘轮缘U形凹槽内，通过调整螺钉调节驱动钢丝绳的预紧力，从而能够实时获取关节位移，实现关节的精确控制，并且钢丝绳与钢丝轮盘间不存在相对滑转，钢丝绳与钢丝绳预紧装置间实现滚动接触，摩擦损耗小，钢丝绳传递效率高，适用于多级机械臂串接扩展。本发明关节装置的有益效果在于I.本发明装置中采取的左旋钢丝绳和右旋钢丝绳的球头一端分别卡在钢丝轮盘的盘面通孔与凹槽通孔交接处，经钢丝绳充分预紧后分别与钢丝轮盘相对固定，可以有效解决钢丝绳与钢丝轮盘间发生相对滑转的问题；2.本发明装置中采取的角度传感器的输出轴与第一转轴或第二转轴同轴并保持同步转动，关节位移，可以实时获取前级机械臂相对于后级机械臂的转角值，以此用于钢丝绳驱动器的反馈控制量，实现关节的精确控制；3.本发明装置中采取了调节调整螺钉来改变钢丝绳预紧装置的导向轮沿调整螺钉轴线的位移量，进而调节左旋钢丝绳和右旋钢丝绳的预紧力大小，通过调节锁紧螺母锁定调整螺钉与后级机械臂相对位置，以保持钢丝绳张紧力不变；钢丝绳预紧装置兼有预紧和导向功能，预紧操作简便，钢丝绳与钢丝绳预紧装置间的滑动摩擦通过导向轮转变为滚动摩擦，降低了钢丝绳预紧过程中的摩擦损耗，钢丝绳传递效率高。
图I是本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置整体结构过钢丝轮盘的转轴轴线的侧向剖视示意图；图2是本发明关节装置中的钢丝绳预紧装置结构的剖面示意图。图3是本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置的A-A剖面示意图。下面结合附图通过实施例对本发明作进一步具体详细的说明。实施例I :图I给出了本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置整体结构剖视示意图。如图I中所示，本实施例双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置 包括前级机械臂I、第一轴承2，第一转轴3，角度传感器4，后级机械臂5，钢丝绳预紧装置6，左旋钢丝绳7，右旋钢丝绳8，第二转轴9，第二轴承10，钢丝轮盘11。所述角度传感器4的非输出轴一端置于钢丝轮盘11的转轴上端的凸缘的型腔底部，调整角度传感器4的输出轴与钢丝轮盘11的转轴保持同轴关系后固定连接。钢丝轮盘11的转轴两端的凸缘置于前级机械臂I的上、下凸台内侧面之间，调整钢丝轮盘11的转轴与前级机械臂I的上、下凸台的轴承座孔保持同轴后，将钢丝轮盘11的转轴两端的对称凸缘与前级机械臂I的上、下凸台固定连接。所述第一轴承2和第二轴承10分别紧密嵌入前级机械臂I的上、下凸台外侧面具有同轴心关系的两个轴承座孔内。前级机械臂和后级机械臂均采用中空筒状的机械臂，前级机械臂I的上、下凸台置于后级机械臂5的上、下凸台内侧面之间，调整后级机械臂5的上、下凸台的两个通孔与第一轴承2和第二轴承10同轴；第一转轴3的大径轴与后级机械臂5的上凸台的通孔配合，小径轴与第一轴承2的内圈配合，将小径轴的端部的矩形凸台嵌于角度传感器4的输出轴端部的矩形凹槽内，第一转轴3与角度传感器4的输出轴同步转动；大径轴与小径轴的阶梯面止于第一轴承2内圈的端面，第一转轴3的凸缘与后级机械臂5的上凸台的外侧面固定连接，第一转轴3通过钢丝轮盘11的转轴凸缘与后级机械臂5的上凸台固定连接，使得前级机械臂I的上凸台与后级机械臂5的上凸台通过第一转轴3和第一轴承2连接并保持可以相对自由转动；第二转轴9和第二轴承10与后级机械臂5的下凸台的连接方式与此相同。左旋钢丝绳7和右旋钢丝绳8分别缠绕在钢丝轮盘11的两道U形凹槽，经后级机械臂5内部连接至钢丝绳驱动器；两个完全相同的钢丝绳预紧装置6安装在后级机械臂5内部，用来调整左旋钢丝绳7和右旋钢丝绳8的预紧力，从而实现第一转轴3与角度传感器4的输出轴同步转动的同时，可以获得前级机械臂I相对于后级机械臂5的转角值并作为用于钢丝绳驱动器的反馈控制量。图2是本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置中的钢丝绳预紧装置6结构的剖面示意图。其中钢丝绳预紧装置6包括调整螺钉61、锁紧螺母62、U形轮架63、第一轴承座64、第三轴承65、导向轮66、第二轴承座67和第四轴承68。各部件相互连接关系为导向轮66位于U形轮架63的两侧板之间，导向轮66的转轴两端通过第三轴承65、第四轴承68、第一轴承座64和第二轴承座67安装在U形轮架63的两侧板上；第三轴承65嵌入第一轴承座64的内部,第四轴承68嵌入第二轴承座67的内部,第一轴承座64和第二轴承座67分别安装在U形轮架63的两侧板的外侧面上，保证第一轴承座64的座孔和第二轴承座67的座孔同轴位置关系。将锁紧螺母62旋合在调整螺钉61上，钢丝绳预紧装置6的导向轮66均置于机械臂内部，分别通过其调整螺钉61与后级机械臂5的两个贯穿的螺纹孔配合安装，调整螺钉61的圆柱凸台伸过U形轮架63的底部通孔与之间隙配合，并保持可相对自由转动，圆柱凸台的端部通过卡销或卡箍插入圆柱凸台通孔69内以限制圆柱凸台从U形轮架63底部的通孔脱出，通过调节调整螺钉61与螺纹孔的旋合深度可以改变导向轮66沿调整螺钉61轴线的位移量，进而调节左旋钢丝绳7和右旋钢丝绳8的预紧力大小，通过调节锁紧螺母62旋紧在后级机械臂5的外壁并与之固定，使调整螺钉61与后级机械臂5相对位置固定并锁定，以保持钢丝绳张紧力不变。该钢丝绳预紧方式操作简单，并且实现了钢丝绳与钢丝绳预紧装置6之间的滚动接触，降低了钢丝绳预紧过程中的摩擦损耗，提高了钢丝绳传递效率。
图3是本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置的A-A剖面示意图。如图3中所示左旋钢丝绳7和右旋钢丝绳8的未压制钢丝绳球头的一端，分别经由钢丝轮盘11表面均布的盘面通孔12穿过凹槽通孔，使钢丝绳另一端的球头卡在盘面通孔12与凹槽通孔交接处，从后级机械臂5的上凸台沿钢丝轮盘11的转轴轴线方向看，左旋钢丝绳7依逆时针方向缠绕在凹槽通孔所在的U形凹槽内，绕钢丝轮盘11的轮缘后经由左侧的钢丝绳预紧装置6a的导向轮的凹槽，穿过后级机械臂5的内部连接至钢丝绳驱动器；采用相同的方式，右旋钢丝绳8依顺时针方向缠绕在另一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘11的轮缘后经由右侧的钢丝绳预紧装置6b的导向轮的凹槽，穿过后级机械臂5的内部连接至钢丝绳驱动器。左侧钢丝绳预紧装置6a和右侧钢丝绳预紧装置6b结构完全相同，其导向轮的一侧均置于机械臂内部，分别通过其调整螺钉61与后级机械臂5的两个贯穿的螺纹孔配合安装，并通过调节调整螺钉61与后级机械臂5的螺纹孔的旋合深度，可以改变左侧钢丝绳预紧装置6a的导向轮和右侧钢丝绳预紧装置6b的导向轮沿调整螺钉61轴线的位移量，进而分别调节左旋钢丝绳7和右旋钢丝绳8的预紧力大小，通过调节锁紧螺母62旋紧在后级机械臂5的外壁并与之固定，使调整螺钉61与后级机械臂5相对位置固定并锁定，以保持钢丝绳张紧力不变。本发明双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，由于采取前级机械臂I和后级机械臂5通过转轴和轴承连接并保持相对转动，钢丝轮盘11通过两端中的转轴凸缘固定在前级机械臂I的上、下凸台之间，钢丝轮盘11的转轴一端的凸缘中部型腔内的角度传感4的输出器轴与其同轴并同步转动，两根驱动钢丝绳分别通过球头卡在凹槽通孔并缠绕在钢丝轮盘11的轮缘U形凹槽内，通过调整螺钉61调节驱动钢丝绳的预紧力，从而能够实时获取关节位移，实现关节的精确控制，并且钢丝绳与钢丝轮盘11间不存在相对滑转，钢丝绳与钢丝绳预紧装置6间实现滚动接触，摩擦损耗小，钢丝绳传递效率高，适用于多级机械臂串接扩展。该双钢丝绳驱动和预紧方式有效解决了单根钢丝绳缠绕与钢丝轮间的摩擦滑转问题，且钢丝绳端部固定结构简单，操作方便。
权利要求
1.一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，其特征在于 钢丝轮盘(11)的盘面开有沿圆周均布的盘面通孔(12)，钢丝轮盘(11)的轮缘内开有并列的两道截面为U形凹槽用来分别缠绕左旋钢丝绳(7)和右旋钢丝绳(8)，每个U形凹槽底部均开有与盘面通孔(12)相通的凹槽通孔； 左旋钢丝绳(7)和右旋钢丝绳(8)的一端均压制有钢丝绳球头，球头直径大于凹槽通孔的直径而小于盘面通孔(12)的直径，左旋钢丝绳(7)和右旋钢丝绳(8)分别经由盘面通孔(12)穿过凹槽通孔，钢丝绳球头卡在盘面通孔(12)与凹槽通孔交接处，关节运动过程中钢丝绳预紧后与钢丝轮盘(11)保持相对固定； 钢丝轮盘(11)的转轴两端各有一个凸缘，分别与前级机械臂(I)的上、下凸台固定连接，凸缘的外侧面位于钢丝轮盘(11)的转轴轴心处开有型腔，角度传感器(4)的非输出轴一端固定在型腔的底部，角度传感器(4)的输出轴端部开有矩形凹槽，角度传感器(4)的输出轴与钢丝轮盘(11)的转轴保持同轴关系； 前级机械臂(I)和后级机械臂(5)均采用中空筒状的机械臂，每级机械臂的端部平行于机械臂长度方向对称设有相互平行的上、下两个凸台，后级机械臂(5)的上、下凸台的内侧面间距大于前级机械臂(I)的上、下凸台的外侧面间距，前级机械臂(I)的上、下凸台的外侧面位于后级机械臂(5)的上、下凸台的内侧面之间，前级机械臂(I)的上、下凸台外侧面有同轴心的轴承座孔，分别与第一轴承(2 )和第二轴承(IO )的外圈配合，轴承座孔底部开有与轴承座孔同轴心的轴承通孔，轴承通孔直径大于第一轴承(2)或第二轴承(10)的内圈直径，后级机械臂(5)的上、下凸台有同轴心的通孔，分别与第一转轴(3)和第二转轴(9)配合； 第一转轴(3)和第二转轴(9)均为二阶梯整体轴，由小径轴、大径轴和大径轴一端的转轴凸缘三部分组成，第一转轴(3)的大径轴与后级机械臂(5)的上凸台的通孔配合，小径轴的端部沿轴线有一矩形凸台，嵌于角度传感器(4)的输出轴端部的矩形凹槽内，第一转轴(3)与角度传感器(4)的输出轴同步转动，小径轴与第一轴承(2)的内圈配合，大径轴与小径轴的阶梯面止于第一轴承(2)内圈的端面，第一转轴(3)的凸缘与后级机械臂(5)的上凸台的外侧面固定连接，第一转轴(3)通过钢丝轮盘(11)的转轴凸缘与后级机械臂(5)的上凸台固定连接，使得前级机械臂(I)的上凸台与后级机械臂(5)的上凸台通过第一转轴(3)和第一轴承(2)连接并保持可以相对自由转动； 前级机械臂(I)的下凸台与后级机械臂(5)的下凸台通过第二转轴(9)、第二轴承(10)采取与此相同的配合连接方式； 从后级机械臂(5)的上凸台沿钢丝轮盘(11)的转轴轴线方向看，左旋钢丝绳(7)依逆时针方向缠绕在其中一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘(11)的轮缘后经由左侧钢丝绳预紧装置连接至钢丝绳驱动器；右旋钢丝绳(8)依顺时针方向缠绕在另一道U形凹槽内，绕钢丝轮盘(11)的轮缘后经由右侧钢丝绳预紧装置连接至钢丝绳驱动器。
2.如权利要求I所述双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，特征在于所述钢丝绳预紧装置(6)的锁紧螺母(62)旋合在调整螺钉(61)的螺纹上，用于锁定钢丝绳预紧装置(6)与后级机械臂(5)间的相对位置，调整螺钉(61)的螺纹一侧的端部有与调整螺钉(61)的轴线同轴的圆柱凸台，圆柱凸台的外径小于螺纹外径，垂直于圆柱凸台轴线并过轴线有一圆柱凸台通孔(69),圆柱凸台通孔(69)接近圆柱凸台的端部，U形轮架(63)底部开有通孔，其孔径大于圆柱凸台的外径且小于调整螺钉(61)的螺纹外径，圆柱凸台伸过U形轮架(63)底部的通孔，并与之间隙配合保持可相对自由转动，圆柱凸台的端部通过卡销或卡箍插入圆柱凸台通孔(69)以限制圆柱凸台从U形轮架(63)底部的通孔脱出； 导向轮(66)位于U形轮架(63)的两侧板之间，导向轮(66)的转轴两端通过第三轴承(65 )、第四轴承(68 )、第一轴承座(64)和第二轴承座(67 )安装在U形轮架(63 )的两侧板上，导向轮(66)与U形轮架(63)保持相对自由转动，导向轮(66)的轮缘有一道与钢丝轮盘(11)的轮缘凹槽结构、尺寸相同的凹槽用来约束和引导钢丝绳； 在后级机械臂(5)的横向断面上有左、右两个贯穿外壁的螺纹孔，两个螺纹孔的中心线分别位于过钢丝轮盘(11)的两个轮缘凹槽底部中心且垂直于钢丝轮盘(11)的转轴的轴线的两个平面上，左、右两个完全相同的钢丝绳预紧装置(6a，6b)的导向轮一侧均位于机械臂内部，分别通过其调整螺钉(61)与后级机械臂(5)两个贯穿的螺纹孔配合安装，左旋钢丝绳(7)和右旋钢丝绳(8)分别位于左、右侧钢丝绳预紧装置(6a、6b)的导向轮的轮缘凹槽内，通过调节调整螺钉(61)与螺纹孔的旋合深度可以改变左、右侧钢丝绳预紧装置(6a，6b)的导向轮沿调整螺钉(61)的轴线的位移量，锁紧螺母(62)旋合在调整螺钉(61)上，通过调整螺钉(61)的螺纹旋紧在后级机械臂(5)的外壁并与之固定，使调整螺钉(61)与后级机械臂(5)相对位置固定并锁定。
3.如权利要求I所述双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，特征在于所述钢丝轮盘(11)的轮缘内开的凹槽为U形、V形或梯形截面凹槽。
4.如权利要求I所述双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，特征在于所述角度传感器(4)固定在钢丝轮盘(11)的转轴一端凸缘的型腔底部，为钢丝轮盘(11)的转轴上端凸缘的型腔底部，或是钢丝轮盘(11)的转轴下端凸缘的型腔底部。
5.如权利要求I所述双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，特征在于所述前级机械臂(I)与后级机械臂(5)通过第一转轴(3)和第二转轴(9)连接的关节装置，其中第一转轴(3)和第二转轴(9)采用相同结构和尺寸。
全文摘要
本发明公开了一种双钢丝绳驱动的机械臂大角度可控回转式关节装置，特征是前级机械臂和后级机械臂通过转轴和轴承连接并保持相对转动，钢丝轮盘固定在前级机械臂上、下凸台之间，钢丝轮盘转轴一端的凸缘中部型腔内的角度传感输出器轴与转轴同轴并同步转动，两根驱动钢丝绳分别通过球头卡在凹槽通孔并缠绕在钢丝轮盘轮缘U形凹槽内，采取钢丝绳预紧装置通过调整螺钉调节驱动钢丝绳的预紧力。采用本发明关节装置，能够实时获取关节位移，实现关节的精确控制，并且钢丝绳与钢丝轮盘间不会相对滑转，钢丝绳与钢丝绳预紧装置间实现滚动接触，摩擦损耗小，钢丝绳传递效率高，适用于多级机械臂串接扩展。
文档编号B25J17/02GK102814821SQ201210341508
公开日2012年12月12日 申请日期2012年9月14日 优先权日2012年9月14日
发明者吴宝元, 彦清泉, 张强, 汪增福 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院