专利名称：一种线驱动拟人操作手的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机械操作手，特别是一种线驱动拟人搡作手。
背景技术：
冗余度操作手由于具有较高的灵活性而在当今智能操作手的发展中具有 重要的地位。传统拟人操作手的电机均安装在关节处，增加了操作手的惯性 和质量质量，减少了操作手的承栽能力，同时也对高速运动和快速响应极为 不利。线马区动为克服传统驱动对操作手性能的影响带来了新的思路，线驱动 拟人操作手使用线驱动并联机构取代拟人操作手关节，有效减轻了操作手的 自重，并提高了快速响应能力，适用于对重量和转动惯量要求苛刻的场合， 如航天领域。由于电动机和控制电路都远离末端执行器，就使它们工作时不 易受到外界污染物的感染造成损坏，线驱动机构又易于拆卸，维护和组装， 这样操作手就可以应用于环境恶劣的工作场所。
但实际使用中发现，线驱动操作手的肘关节由于采用二线驱动的回转关 节，在承载力较大时，驱动回转关节的线索容易出现打滑现象，不仅影响控 制精度，而且对高速运动和快速响应极为不利。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种线驱动拟人操作手，有效解决现有技术线 驱动操作手的肘关节易出现打滑影响控制精度等技术问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供了一种线驱动拟人操作手，包括肘 关节，所述肘关节包括肘关节固定平台、传动轮、传动轴和肘关节操纵线，
所述传动轴穿设在肘关节固定平台上并与所述传动轮固接，所述传动轮上绕 设肘关节操纵线，所述肘关节操纵线和/或传动轮上设置有使二者接触点相对 固定的止动机构。
所述止动机构可以是传动轮或肘关节操纵线上设置的止动锥体，所述止 动机构也可以是传动轮上设置的止动锥孔和肘关节操纵线上设置的插入所述 止动锥孔中的止动锥体，所述止动机构还可以是肘关节操纵线上设置的止动 锥孔和传动轮上设置的插入所述止动锥孔中的止动锥体。
所述止动锥孔或止动锥体位于所述传动轮的顶部。所述止动锥体与传动 轮或肘关节操纵线的连接可以是螺接、焊接、夹持或缠绕。
本实用新型提出了一种具有七自由度运动的、具有独特肘关节的一种线 驱动拟人操作手，通过在肘关节操纵线和/或传动轮上设置止动机构，使肘关 节操纵线与传动轮二者接触点相对固定，彻底消除肘关节容易出现的打滑问 题，具有4艮好的控制精度，对搡作手高速运动和快速响应的要求也能很好实 现。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本实用新型一种线驱动拟人操作手的结构示意图； 图2为本实用新型肘关节的结构示意图。 附图标记i兌明
l一腕关节；
4—底座；
13—腕关节杆；
21 —肘关节固定平台；
24 —传动轴；
31 —肩关节固定平台；
2—肘关节；
11 —腕关节固定平台；
14 —腕关节球形轴承;
22 —传动轮；
25 —肘关节操纵线；
32 —肩关节运动平台；
3—肩关节；
12—腕关节运动平台
15—腕关节搡纵线；
23—肘关节杆；
26—止动才几构；
33—肩关节杆；
34 —肩关节球形轴承； 35 —肩关节操纵线； 41—底板；
42—底杆； 43—驱动机构。
具体实施方式
图1为本实用新型一种线驱动拟人操作手的结构示意图。如图1所示， 一种线驱动拟人操作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4，腕关节1和肩关节3为三自由度关节，肘关节2为一自由度 关节。其中腕关节1包括腕关节固定平台11、腕关节运动平台12、腕关节杆 13、腕关节球形轴承14和腕关节操纵线15;肘关节2包括肘关节固定平台 21、传动轮22、肘关节杆23、传动轴24和肘关节操纵线25;肩关节3包括 肩关节固定平台31、肩关节运动平台32、肩关节杆33、肩关节球形轴承34 和肩关节操纵线35;底座4包括底板41和底杆42。
具体地，腕关节杆13的下端固定在腕关节固定平台ll上，上端设置腕 关节球形轴承14,并通过腕关节球形轴承14与腕关节运动平台12连接，4 根腕关节操纵线15的一端分别固接于腕关节运动平台12的四角，另一端穿 过腕关节固定平台11与驱动机构43连接，驱动机构43通过拉动4根腕关节 操纵线15,使腕关节运动平台12以腕关节球形轴承14为转心偏转，实现腕 关节1的三自由度运动。
肘关节固定平台21为一凹形结构，其下部固接在肘关节杆23的上端部， 肘关节固定平台21穿设一传动轴24,传动轴24上固接传动轮22并位于肘 关节固定平台21中间的凹槽内，肘关节操纵线25绕设在传动轮22上，肘关 节操纵线25的两端与驱动机构43连接，驱动机构43通过拉动2根肘关节操 纵线25, ^使传动轮22以传动轴24为回转中心转动，实现肘关节2的一自由 度运动。传动轮22与腕关节1的腕关节杆13的下端固接，因此传动轮22转
动时将带动整个腕关节1做一 自由度运动。
肩关节杆33的下端固定在肩关节固定平台31上，上端设置肩关节球形
轴承34，并通过肩关节球形轴承34与肩关节运动平台32连接，4根肩关节 操纵线35的一端分别固接于肩关节运动平台32的四角，另一端穿过肩关节 固定平台31与驱动机构43连接，驱动机构43通过拉动4根肩关节操纵线 35，使肩关节运动平台32以肩关节球形轴承34为转心偏转，实现肩关节3 的三自由度运动。肩关节运动平台32与肘关节杆23的下端部固接，因此肩 关节运动平台32偏转时将带动整个肘关节2和腕关节l做三自由度运动。
底杆42固接在底板41和肩关节固定平台31之间，底板41上设置有驱 动机构43，驱动机构43包括巻扬机构和电动机，电动机通过减速器驱动巻 扬机构转动。本实施例的驱动机构43为10个，通过拉动4根腕关节操纵线 15、 2根肘关节操纵线25和4根肩关节操纵线35，从而驱动整个系统实现七 自由度形式绕肩腕连线进行自运动，能避开障碍或内部奇异，适合复杂环境 下的灵活性操作。其中，肩关节操纵线35穿过肩关节固定平台31控制肩关 节运动平台32运动，肘关节操纵线25穿过肩关节固定平台31、肩关节运动 平台32控制传动轮22运动，腕关节操纵线15依次穿过肩关节固定平台31、 肩关节运动平台32、肘关节固定平台21和腕关节固定平台ll控制腕关节运 动平台12运动。肘关节固定平台21的两侧各设置有二个导向滑轮，将腕关 节操纵线15导向到腕关节1,导向滑轮通过固接在传动轴24两端的传动盘 安装在肘关节2的回转中心上，使腕关节操纵线15经过转动轮22的轴心线， 因而当肘关节2转动时，腕关节操纵线15只发生弯曲变化，长度不会受到影 响，使肘关节2的运动不会对腕关节1产生影响。
图2为本实用新型肘关节的结构示意图。本实用新型一种线驱动拟人操 作手提出了在肘关节操纵线25和/或传动轮22上设置止动机构26的技术方 案，止动机构26为止动锥孔或止动锥体，使肘关节操纵线25与传动轮22 二 者接触点相对固定，彻底消除肘关节容易出现的打滑问题。图2只示意了止 动机构26为止动锥体情况。下面通过具体实施方式
详细说明本实用新型的 技术方案。
第一实施例
本实施例为传动轮22上设置止动锥孔，肘关节操纵线25上设置止动锥 体。具体地，止动锥孔为传动轮22顶部开设的凹槽，止动锥体为固接在肘关 节操纵线25上的凸起，固接在肘关节操纵线25上的凸起插入传动轮22顶部 开设的凹槽中，使该位置的传动轮22和肘关节操纵线25相对固定。当肘关 节操纵线25拉动传动轮22转动时，由于凸起和凹槽的限制，肘关节操纵线 25不会出现打滑现象，具有很好的控制精度，对操作手高速运动和快速响应 的要求也能很好实现。
本实施例中，止动锥孔和止动锥体可以有多种实现结构，止动锥孔可以 是圓柱槽、圓锥槽、矩形槽以及本领域技术人员惯用的结构，止动锥体可以 是圓柱体、圓锥体、矩形体以及本领域技术人员惯用的结构，止动锥体与肘 关节操纵线25的连接也可以有多种实现结构，如螺接、焊接、夹持、缠绕或 本领域技术人员惯用的连接方法，不再赘述。 笫二实施例
本实施例为传动轮22上设置止动锥体，肘关节操纵线25上设置止动锥 孔。具体地，止动锥孔为肘关节操纵线25上开设的凹槽或通孔，止动锥体为 传动轮22顶部设置的凸起，传动轮22顶部设置的凸起插入开设在肘关节操 纵线25上的凹槽或通孔中，使该位置的传动轮22和肘关节操纵线25相对固 定。当肘关节操纵线25拉动传动轮22转动时，由于凸起和凹槽的限制，肘 关节操纵线25不会出现打滑现象，具有很好的控制精度，对操作手高速运动 和快速响应的要求也能很好实现。
本实施例中，止动锥孔和止动锥体可以有多种实现结构，止动锥孔可以 是圓柱槽或通孔、圆锥槽或通孔、矩形槽或通孔以及本领域技术人员惯用的 结构，止动锥体可以是圓柱体、圓锥体、矩形体以及本领域技术人员惯用的 结构，止动锥体与传动轮22的连接也可以有多种实现结构，如螺接、焊接、 夹持、缠绕或本领域技术人员惯用的连接方法，不再赘述。
第三实施例
本实施例为传动轮22上设置止动锥体，肘关节操纵线25固接在止动锥 体上。具体地，止动锥体为传动轮22顶部设置的凸起，凸起可以是圆柱体、 圓锥体、矩形体以及本领域技术人员惯用的结构，肘关节操纵线25通过如螺 接、焊接、夹持、缠绕等方式与凸起固接，使该位置的传动轮22和肘关节操 纵线25相对固定，其中缠绕方式最为简便。 第四实施例
本实施例为肘关节操纵线25上设置止动锥体。具体地，止动锥体为肘关 节操纵线25上固接的凸起，凸起可以是圓柱体、圆锥体、矩形体以及本领域
技术人员'lt用的结构，通过如螺接、焊接、夹持、缠绕等方式固接在肘关节 操纵线25上，通过凸起处额外产生的摩擦力该位置的传动轮22和肘关节操 纵线25相对固定。
最后所应il明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非 限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技 术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而 不脱离本实用新型技术方案的本质和范围。
权利要求1.一种线驱动拟人操作手，包括肘关节，其特征在于，所述肘关节包括肘关节固定平台、传动轮、传动轴和肘关节操纵线，所述传动轴穿设在肘关节固定平台上并与所述传动轮固接，所述传动轮上绕设肘关节操纵线，所述肘关节操纵线和/或传动轮上设置有使二者接触点相对固定的止动机构。
2. 如权利要求1所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所述止动 机构为传动轮或肘关节操纵线上设置的止动锥体。
3. 如外又利要求1所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所述止动 机构为传动轮上设置的止动锥孔和肘关节操纵线上设置的插入所述止动锥孔 中的止动锥体。
4. 如4又利要求1所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所述止动 机构为肘关节操纵线上设置的止动锥孔和传动轮上设置的插入所述止动锥孔 中的止动锥体。
5. 如纟又利要求3所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所述止动 锥孔位于所述传动轮的顶部。
6. 如权利要求4所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所述止动 锥体位于所述传动轮的顶部。
7. 如纟又利要求2 6任一所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所 述止动锥体螺接在传动轮或肘关节操纵线上。
8. 如权利要求2 6任一所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所 述止动锥体焊接在传动轮或肘关节操纵线上。
9. 如4又利要求2 6任一所述的一种线驱动拟人操作手，其特征在于，所 述止动锥体夹持在传动轮或肘关节操纵线上。
10. 如权利要求2 ~ 6任一所述的一种线驱动拟人搡作手，其特征在于， 所述止动锥体缠绕在传动轮或肘关节操纵线上。
专利摘要本实用新型涉及一种线驱动拟人操作手，包括肘关节，肘关节包括肘关节固定平台、传动轮、传动轴和肘关节操纵线，传动轴穿设在肘关节固定平台上并与传动轮固接，传动轮上绕设肘关节操纵线，肘关节操纵线和/或传动轮上设置有使二者接触点相对固定的止动机构。止动机构可以是传动轮或肘关节操纵线上设置的止动锥体，也可以是传动轮上设置的止动锥孔和肘关节操纵线上设置的插入止动锥孔中的止动锥体，还可以是肘关节操纵线上设置的止动锥孔和传动轮上设置的插入止动锥孔中的止动锥体。本实用新型通过在肘关节操纵线和/或传动轮上设置止动机构，使肘关节操纵线与传动轮二者接触点相对固定，彻底消除肘关节容易出现的打滑问题。
文档编号B25J17/00GK201009242SQ20072010354
公开日2008年1月23日 申请日期2007年2月9日 优先权日2007年2月9日
发明者刘敬猛, 征 满, 陈伟海 申请人:北京航空航天大学