CN110893615B - 一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，包括底座，所述底座表面开设有圆形凹槽，所述底座一侧固定连接有电机适配器，所述电机适配器中部设置有圆形通孔，所述圆形通孔一侧连通于圆形凹槽，所述电机适配器一侧电性连接有电机，所述电机机身一侧固定连接于电机适配器，所述电机输出端穿过圆形通孔，所述电机输出端键接有滑轮本体，所述滑轮本体为轴对称结构，所述滑轮本体两侧边缘为非圆形轮廓，所述滑轮本体一侧表面开设有异形槽，所述滑轮本体两侧表面开设有弧形凹槽，本发明设置滑轮本体，滑轮本体两侧边缘为非圆形轮廓，实现一个电机控制其两个方向的摆动，降低控制丝驱机械臂关节的成本。

Description

一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮

技术领域

本发明属于控制滑轮技术领域，具体涉及一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮。

背景技术

机械臂是指高精度，多输入多输出、高度非线性、强耦合的复杂系统。因其独特的操作灵活性,已经在工业装配,安全防爆等领域得到广泛应用。机械臂是一个复杂系统,存在着参数摄动、外界干扰及未建模动态等不确定性。因而机械臂的建模模型也存在着不确定性，对于不同的任务,需要规划机械臂关节空间的运动轨迹，从而级联构成末端位姿。由于运动过程中关节和连杆的柔性效应的增加，使结构发生变形从而使任务执行的精度降低。所以，机器人机械臂结构柔性特征必须予以考虑，实现柔性机械臂高精度有效控制也必须考虑系统动力学特性。柔性机械臂是一个非常复杂的动力学系统，其动力学方程具有非线性,强耦合,实变等特点。

非圆形关节主要用于精密丝驱柔性机器人中，现有非圆形关节可以实现丝驱机械臂内部的中心线长度保持恒定，从而保持在柔性机器人发生偏转的同时，其中心线的长度始终一致，现有技术中每一根丝线由一个电机进行控制，不利于结构的简化和控制成本的降低。

为此，我们提出一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮来解决现有技术中存在的问题，可简化结构，并降低控制成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，以解决上述背景技术中提出现有技术中结构较复杂并且控制成本较高的问题。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，包括底座，所述底座表面开设有圆形凹槽，所述底座一侧固定连接有电机适配器，所述电机适配器中部设置有圆形通孔，所述圆形通孔一侧连通于圆形凹槽，所述电机适配器一侧电性连接有电机，所述电机机身一侧固定连接于电机适配器，所述电机输出端穿过圆形通孔，所述电机输出端键接有滑轮本体，所述滑轮本体为轴对称结构，所述滑轮本体两侧边缘为非圆形轮廓，所述滑轮本体一侧表面开设有异形槽，所述滑轮本体两侧表面开设有弧形凹槽，所述电机一侧固定连接有传感器，且电机的信号输入端电性连接于传感器的信号输出端，所述滑轮本体两侧固定连接有丝线，两组所述丝线一端均固定连接有关节。

优选的，所述滑轮本体表面开设有安装孔，所述安装孔一侧开设有键槽，所述电机输出端通过平键固定连接于安装孔。

优选的，所述弧形凹槽的尺寸相等，所述弧形凹槽的截面为劣弧，且弧形凹槽的截面形状均相同。

优选的，所述底座表面固定连接有两组第一圆柱，两组所述第一圆柱表面均转动连接有第一导向轮，所述第一导向轮外圆表面固定连接有第一弹性橡胶套，所述第一弹性橡胶套一侧均贴合于丝线。

优选的，所述底座表面固定连接有两组第二圆柱，两组所述第二圆柱表面均转动连接有第二导向轮，所述第二导向轮外圆表面固定连接有第二弹性橡胶套，所述第二弹性橡胶套一侧均贴合于丝线。

优选的，所述关节的长度为6mm。

优选的，所述圆形凹槽替换为矩形凹槽，所述矩形凹槽的长度和宽度相等。

优选的，所述圆形通孔替换为矩形通孔，所述矩形通孔的长度和宽度相等。

本发明的技术效果和优点：本发明提出的一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，与现有技术相比，具有以下优点：

1、设置滑轮本体，滑轮本体两侧边缘为非圆形轮廓，优化控制系统，通过机械补偿的计算，实现一个电机控制其两个方向的摆动，降低了控制关节的成本；

2、设置滑轮本体，通过滑轮本体，可实现一个电机控制两根丝，节约了生产成本，简化设备结构。

附图说明

图1为本发明的滑轮本体结构示意图；

图2为本发明的俯视结构示意图；

图3为本发明的主视剖视结构示意图；

图4为本发明的圆形通孔和圆形凹槽部分俯视结构示意图；

图5为本发明的矩形通孔和矩形凹槽部分俯视结构示意图；

图6为本发明的第一弹性橡胶套部分结构示意图；

图7为本发明的第二弹性橡胶套部分结构示意图；

图8为本发明的滑轮本体非圆形轮廓曲线制图。

图中：1、底座；2、圆形凹槽；3、电机适配器；4、圆形通孔；5、电机；6、滑轮本体；7、异形槽；8、弧形凹槽；9、传感器；10、丝线；11、关节；12、安装孔；14、第一圆柱；15、第一导向轮；16、第一弹性橡胶套；17、第二圆柱；18、第二导向轮；19、第二弹性橡胶套；20、矩形凹槽；21、矩形通孔。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，包括底座1，底座1表面开设有圆形凹槽2，底座1一侧固定连接有电机适配器3，电机适配器3中部设置有圆形通孔4，圆形通孔4一侧连通于圆形凹槽2，电机适配器3一侧电性连接有电机5，电机5机身一侧固定连接于电机适配器3，电机5输出端穿过圆形通孔4，电机5输出端键接有滑轮本体6，滑轮本体6表面开设有安装孔12，安装孔12一侧开设有键槽，电机5输出端通过平键固定连接于安装孔12。滑轮本体6为轴对称结构，滑轮本体6两侧边缘为非圆形轮廓，非圆形轮廓的设计原理如下：

基于该原理我们可以获得单个轮廓需要的补偿值从而乘以关节数获得总体需要的补偿值。

由此我们可以获取补偿方程和曲线从而制图。同样的方法可以用在不同尺寸的设计中。

滑轮本体6一侧表面开设有异形槽7，滑轮本体6两侧表面开设有弧形凹槽8，弧形凹槽8的尺寸相等，弧形凹槽8的截面为劣弧，且弧形凹槽8的截面形状均相同。电机5一侧固定连接有传感器9，且电机5的信号输入端电性连接于传感器9的信号输出端，传感器9可将需要电机5执行的动作通过电信号传递给电机5，滑轮本体6两侧固定连接有丝线10，丝线10用于控制关节11，两组丝线10一端均固定连接有关节11，关节11的长度为6mm。

底座1表面固定连接有两组第一圆柱14，两组第一圆柱14表面均转动连接有第一导向轮15，第一导向轮15外圆表面固定连接有第一弹性橡胶套16，第一弹性橡胶套16一侧均贴合于丝线10。底座1表面固定连接有两组第二圆柱17，两组第二圆柱17表面均转动连接有第二导向轮18，第二导向轮18外圆表面固定连接有第二弹性橡胶套19，第二弹性橡胶套19一侧均贴合于丝线10。第一导向轮15和第二导向轮18对丝线10具有导向作用，可间距较大的两组平行丝线10转化为间距较小的两组平行丝线10，便于丝线10和关节11连接。

实施例2

一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，包括底座1，底座1表面开设有矩形凹槽20，底座1一侧固定连接有电机适配器3，电机适配器3中部设置有矩形通孔21，矩形通孔21一侧连通于矩形凹槽20，电机适配器3一侧电性连接有电机5，电机5机身一侧固定连接于电机适配器3，电机5输出端穿过矩形通孔21，电机5输出端键接有滑轮本体6，滑轮本体6表面开设有安装孔12，安装孔12一侧开设有键槽，电机5输出端通过平键固定连接于安装孔12。滑轮本体6为轴对称结构，滑轮本体6两侧边缘为非圆形轮廓，非圆形轮廓的设计原理如下：

基于该原理我们可以获得单个轮廓需要的补偿值从而乘以关节数获得总体需要的补偿值。

由此我们可以获取补偿方程和曲线从而制图。同样的方法可以用在不同尺寸的设计中。

滑轮本体6一侧表面开设有异形槽7，滑轮本体6两侧表面开设有弧形凹槽8，弧形凹槽8的尺寸相等，弧形凹槽8的截面为劣弧，且弧形凹槽8的截面形状均相同。电机5一侧固定连接有传感器9，且电机5的信号输入端电性连接于传感器9的信号输出端，传感器9可将需要电机5执行的动作通过电信号传递给电机5，滑轮本体6两侧固定连接有丝线10，丝线10用于控制关节11，两组丝线10一端均固定连接有关节11，关节11的长度为6mm。

底座1表面固定连接有两组第一圆柱14，两组第一圆柱14表面均转动连接有第一导向轮15，第一导向轮15外圆表面固定连接有第一弹性橡胶套16，第一弹性橡胶套16一侧均贴合于丝线10。底座1表面固定连接有两组第二圆柱17，两组第二圆柱17表面均转动连接有第二导向轮18，第二导向轮18外圆表面固定连接有第二弹性橡胶套19，第二弹性橡胶套19一侧均贴合于丝线10。第一导向轮15和第二导向轮18对丝线10具有导向作用，可间距较大的两组平行丝线10转化为间距较小的两组平行丝线10，便于丝线10和关节11连接。

通过采用上述技术方案，可简化结构，并降低控制成本。

工作原理：将滑轮本体6固定在电机5输出端上，两根负责同一自由度转动的丝线10固定在滑轮本体6上，设置滑轮本体6，滑轮本体6两侧边缘为非圆形轮廓，优化控制系统，通过机械补偿的计算，实现一个电机5控制其两个方向的摆动，降低了控制关节11的成本，非圆形轮廓的设计原理如下：

基于该原理我们可以获得单个轮廓需要的补偿值从而乘以关节数获得总体需要的补偿值。

由此我们可以获取补偿方程和曲线从而制图。同样的方法可以用在不同尺寸的设计中。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）表面开设有圆形凹槽（2），所述底座（1）一侧固定连接有电机适配器（3），所述电机适配器（3）中部设置有圆形通孔（4），所述圆形通孔（4）一侧连通于圆形凹槽（2），所述电机适配器（3）一侧电性连接有电机（5），所述电机（5）机身一侧固定连接于电机适配器（3），所述电机（5）输出端穿过圆形通孔（4），所述电机（5）输出端键接有滑轮本体（6），所述滑轮本体（6）为轴对称结构，所述滑轮本体（6）两侧边缘为非圆形轮廓，所述滑轮本体（6）一侧表面开设有异形槽（7），所述滑轮本体（6）两侧表面开设有弧形凹槽（8），所述电机（5）一侧固定连接有传感器（9），且电机（5）的信号输入端电性连接于传感器（9）的信号输出端，所述滑轮本体（6）两侧固定连接有丝线（10），两组所述丝线（10）一端均固定连接有关节（11）；所述滑轮本体（6）表面开设有安装孔（12），所述安装孔（12）一侧开设有键槽，所述电机（5）输出端通过平键固定连接于安装孔（12）；所述弧形凹槽（8）的尺寸相等，所述弧形凹槽（8）的截面为劣弧，且弧形凹槽（8）的截面形状均相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，其特征在于：所述底座（1）表面固定连接有两组第一圆柱（14），两组所述第一圆柱（14）表面均转动连接有第一导向轮（15），所述第一导向轮（15）外圆表面固定连接有第一弹性橡胶套（16），所述第一弹性橡胶套（16）一侧均贴合于丝线（10）。

3.根据权利要求2所述的一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，其特征在于：所述底座（1）表面固定连接有两组第二圆柱（17），两组所述第二圆柱（17）表面均转动连接有第二导向轮（18），所述第二导向轮（18）外圆表面固定连接有第二弹性橡胶套（19），所述第二弹性橡胶套（19）一侧均贴合于丝线（10）。

4.根据权利要求1所述的一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，其特征在于：所述关节（11）的长度为6mm。

5.根据权利要求1所述的一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，其特征在于：所述圆形凹槽（2）替换为矩形凹槽（20），所述矩形凹槽（20）的长度和宽度相等。

6.根据权利要求1所述的一种基于非圆形恒定中心线长度关节的补偿控制滑轮，其特征在于：所述圆形通孔（4）替换为矩形通孔（21），所述矩形通孔（21）的长度和宽度相等。