CN110883765B - 一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，属于机器人技术领域。张紧器包括安装支座、调节弹簧、直线导轨、沿直线导轨滑动的滑块、两个滑轮组、与各滑轮组配套设置的腱绳和连杆、以及腱绳缠绕轴；安装支座包括安装主体、两侧盖板、连接件和电机连接件，安装主体顶部设有调节压板；两个滑轮组及其配套的腱绳和连杆对称设置在安装主体的前后两侧，各滑轮组均分别由两个定滑轮和两个动滑轮组成，第一动滑轮随滑块移动，第二动滑轮位于连杆底部，该连杆中部与调节弹簧相连，两个定滑轮依次位于直线导轨的下方；通过控制调节压板上螺栓的预紧力改变第二动滑轮的位置，对各腱绳有张紧作用，通过调节弹簧带动连杆运动实现对腱绳的自动预紧。
Description
技术领域
本发明涉及一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，属于机器人技术领域。
背景技术
近年来仿人灵巧手发展迅速，拟人化程度越来越高，现在的灵巧手可以很好的完成多项复杂的抓取任务。灵巧手可用于外太空、有毒物质的处理、以及假肢等众多领域。国内外众多专家学者对灵巧手进行了大量研究，研制出了一些拟人化程度较高的灵巧手。其中BH-985灵巧手是北京航空航天大学研制的一款灵巧手。BH-985灵巧手采用了3种传动方式，包括齿轮传动、柔性钢丝绳传动和连杆传动，其中，该灵巧手的拇指以及食指的中、远指节采用了柔性钢丝传动。柔性钢丝绳传动是利用钢丝绳的拉力实现运动和力的传递。BH-985灵巧手采用螺纹压紧的方式来固定柔性钢丝绳，将钢丝绳固定在绳轮上。在绳轮的轮槽中间开设两个互通的斜孔，在绳轮的轮槽侧面开一个与斜孔垂直相交的螺钉孔，钢丝绳从斜孔中穿过，通过螺钉将钢丝绳压紧在斜孔中。该机构中钢丝绳分布采用了交叉缠绕的方式设计的，利用设计上的这一特点实现了钢丝绳的张紧。滑动件介于交叉的两绳之间，机构在运行的过程中当滑动件向交叉点运动时，两绳之间的滑轮将钢丝绳向两边撑开，使钢丝绳缠绕的路径增加，从而达到张紧的目的。用于BH-985灵巧手的固定式张紧器结构过于简单，无法自动适时调节钢丝绳的松紧，只能通过手动的方式来调节张紧轮的位置，且可调节的有效距离较短。此外，使用固定式张紧器，机构在运行一段时间后腱绳会松弛，将导致机构出现打滑现象，不能平稳运行。
发明内容
本发明的目的是，解决现有的用于灵巧手在绳络传动过程中不可自动调节绳络松紧度的张紧问题。提出一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，适时自动调整绳络的松紧度，确保机构在运动的过程中能够平稳运行。
本发明为解决上述问题采取的技术方案是：
本发明提出的一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，包括安装支座、调节弹簧、直线导轨、沿所述直线导轨滑动的滑块、两个滑轮组、与各滑轮组配套设置的腱绳和连杆、以及腱绳缠绕轴；所述安装支座包括安装主体、位于所述安装主体前后两侧的侧盖板、位于所述安装主体底部的连接件和电机连接件，在所述安装主体的顶部和左侧还分别设有调节压板和滑块压板；两个所述滑轮组及其配套的腱绳和连杆对称设置在安装主体的前后两侧并位于相应侧盖板内侧，各滑轮组均分别由两个定滑轮和两个动滑轮组成；其中，所述安装主体内形成用于容纳所述连杆和调节弹簧运动的空间，所述安装主体和两侧盖板上分别设有用于安装第一轴的第一轴孔，各连杆顶端可绕所述第一轴转动，所述安装主体顶部设有用于防止第一轴转动的限位螺栓，各连杆的中部通过第二轴与所述调节弹簧一端连接，所述第二轴的两端分别位于两侧盖板的第一凹槽内且可沿该第一凹槽滑动，所述调节弹簧另一端与所述安装主体固定连接，各连杆的底端通过第三轴分别套设第一动滑轮，所述第三轴两端为自由端，各连杆底端和第一动滑轮均可绕第三轴转动；在所述安装主体靠近滑块压板一侧的内部设有用于安装所述直线导轨和滑块的空腔，两第二动滑轮套设在第四轴上随滑块移动，所述第四轴两端分别位于两侧盖板的第二凹槽内且可沿该第二凹槽滑动，所述直线导轨凸出于安装主体的顶端设置为扩大部，该扩大部被调节压板压紧，调节压板通过螺栓与安装主体相连；两个第一定滑轮套设在穿过安装主体底部的第五轴上且两第一定滑轮可绕第五轴转动，两第二定滑轮套设在与两侧盖板固定连接的第六轴上且两第二定滑轮可绕第六轴转动；位于安装支座外的各腱绳一端分别与控制手指的滑轮相连，各腱绳另一端先穿过调节压板，然后依次绕过相配套的第二动滑轮、第一动滑轮、第一定滑轮和第二定滑轮后固定于所述腱绳缠绕轴上；所述腱绳缠绕轴安装于所述电机连接件上并随电机主轴转动以此缠绕所述腱绳，所述电机连接件通过连接件与侧盖板底部固定连接；通过控制所述调节压板上螺栓的预紧力以改变两第二动滑轮的位置，对各腱绳有预紧作用，通过所述调节弹簧带动连杆运动实现对腱绳的自动张紧。
本发明的特点及有益效果：
本发明提出的一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，结构简单，成本低，有多个定滑轮，并配有动滑轮，与滑轮固连的连杆上装有调节弹簧，调节弹簧与连杆及侧盖板上的导轨等相配合可适时自动调节腱绳张紧力的大小。本发明提供的张紧器可用于多种绳络传动的灵巧手中，均能达到良好的张紧效果，保证灵巧手在传动过程中的平稳运行。
附图说明
图1是本发明实施例的一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器的整体结构图；
图2是图1所示张紧器的主视剖视图；
图3是图1所示张紧器的主视剖视图的反向投影剖视图；
图4是图1所示张紧器部分装配体的侧视图。
图5是图1所示张紧器的轴测图。
具体实施方式
本发明提出的一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器结合附图及实施例详细说明如下：
本发明提出的一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，参见图1～5，包括安装支座、调节弹簧13、直线导轨17、沿直线导轨17滑动的滑块16、两个滑轮组、与各滑轮组配套设置的腱绳2和连杆14、以及腱绳缠绕轴5；安装支座包括安装主体8、位于安装主体8前后两侧的侧盖板4、位于安装主体8底部的连接件7和电机连接件6，在安装主体8的顶部和左侧还分别设有调节压板1和滑块压板3；两滑轮组及其配套的腱绳2和连杆14对称设置在安装主体8的前后两侧并位于相应侧盖板4内侧，各滑轮组均分别由两个定滑轮9、10和两个动滑轮11、12组成。其中，安装主体8内形成用于容纳连杆14和调节弹簧13运动的空间，安装主体8和两侧盖板4上分别设有用于安装第一轴19的第一轴孔，各连杆14顶端可绕第一轴19转动，安装主体8顶部设有用于防止第一轴19转动的限位螺栓20，各连杆14的中部通过第二轴21与调节弹簧13一端连接，第二轴21的两端分别位于两侧盖板4的第一凹槽22内且可沿第一凹槽滑动，调节弹簧13另一端与安装主体8固定连接，各连杆14的底端通过第三轴23分别套设一个动滑轮11，第三轴23两端为自由端，各连杆14底端和两动滑轮11均可绕第三轴23转动；在安装主体8靠近滑块压板3一侧的内部设有用于安装直线导轨17和滑块16的空腔，两动滑轮12通过套设在第四轴24上随滑块16移动，第四轴24两端分别位于两侧盖板4的第二凹槽25内且可沿第二凹槽滑动，直线导轨17凸出于安装主体8的顶端设置为扩大部18，该扩大部被调节压板1压紧，调节压板1通过螺栓(该螺栓在图中未示意出)与安装主体8相连；两定滑轮9套设在穿过安装主体8底部的第五轴26上且两定滑轮9可绕第五轴26转动，两定滑轮10对称套设在与两侧盖板4固定连接的第六轴15上且两定滑轮10可绕第六轴15转动；位于安装支座外的各腱绳一端分别与控制手指的滑轮相连，各腱绳另一端先穿过调节压板1，然后依次绕过相配套的动滑轮12、动滑轮11、定滑轮9和定滑轮10后固定于腱绳缠绕轴5上；腱绳缠绕轴5安装于电机连接件6上并随电机主轴转动以此缠绕腱绳2，电机连接件6通过连接件7与侧盖板4底部固定连接。通过控制调节压板1上螺栓的预紧力以改变动滑轮12的位置，对腱绳2有张紧的作用。具体地，调节压板1上的螺栓依次通过调节压板1、直线导轨17、滑块16和第四轴24与动滑轮12之间实现力的传递，在灵巧手运行过程中动滑轮12受到腱绳2的作用力向上运动或有向上运动的趋势，此时增加螺栓的预紧力，阻止动滑轮12向上运动，从而实现对腱绳2的预紧。当腱绳处于松弛状态时，通过调节弹簧13带动连杆14运动，可实现对腱绳2的自动张紧。
本实施例的张紧器为对称结构，各组成部件的具体实现方式及功能分别说明如下：
安装支座作为本张紧器的支撑结构，用于安装固定其内的各功能部件。其中：
安装主体8位于中部，主要用于安装调节弹簧13和连杆14。调节弹簧13斜置在安装主体8内，可减小安装主体8的尺寸，使得本张紧器结构更加紧凑，便于其小型化。连杆14设计成弧形，以便更好地与安装主体8内设置直线导轨17的一侧相贴合，增大连杆14活动的范围。在安装主体靠近左侧的内部安装有直线导轨17和沿直线导轨17滑动的滑块16，直线导轨17的底端与安装主体8底部接触，直线导轨17顶端凸出于安装主体8设置，并在直线导轨17与调节压板1的接触处设置扩大部18，用于增加直线导轨17与调节压板1间的接触面积，使两者之间的受力更加均匀。
参见图3，两侧盖板4整体均呈刀把状，位于安装主体8的前后两侧，并对安装主体8形成包络，两侧盖板4上分别有相应的轴孔和螺栓孔，用于实现各轴及两侧盖板4与安装主体8的固定，同时在安装主体8一侧及其侧盖板4之间安装一组滑轮和配套的腱绳2。在两侧盖板4的内侧还分别设有用于约束运动轨迹的两个凹槽，其中用于约束连杆14中部第二轴21的第一凹槽22呈弧形，用于约束套设有动滑轮12的第四轴24的第二凹槽25为与直线导轨17轴线相平行的竖直凹槽。本实施例中除设有定滑轮9的第六轴15采用阶梯轴外，设有其余滑轮的各轴均采用等截面轴。
参见图2、3、5，连接件7的整体呈F型，且在连接件7顶部与两侧盖板4的连接处形成肩台，保证连接件7顶部与两侧盖板4安装到位后的外侧为水平面，连接件7顶部的水平段与两侧盖板4之间通过螺栓紧固。连接件7的竖直段底部通过螺栓与电机连接件6紧固，通过该电机连接件6安装相应的驱动电机(该驱动电机在图中未示意出)，驱动电机的主轴穿过电机连接件6驱动该电机连接件6顶部的腱绳缠绕轴5，实现对腱绳2的张紧与松弛。腱绳缠绕轴5上设有穿过各腱绳2的通孔，各腱绳的端部通过打结的方式与腱绳缠绕轴5固定。
本实施例的张紧器工作原理如下：
首次使用本张紧器时，先通过控制调节压板1上螺栓的预紧力(如通过扳手调节螺栓的预紧力)确定动滑轮12的位置以实现对腱绳2的预紧。当腱绳2处于松弛状态时，固连在连杆14上的动滑轮11及连杆14受到调节弹簧13的拉力自动绕第一轴19转动，在可调的范围内，直至腱绳2被拉紧，从而实现了腱绳2的自动张紧。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种可自动调节松紧度的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，包括安装支座、调节弹簧(13)、直线导轨(17)、沿所述直线导轨(17)滑动的滑块(16)、两个滑轮组、与各滑轮组配套设置的腱绳(2)和连杆(14)、以及腱绳缠绕轴(5)；所述安装支座包括安装主体(8)、位于所述安装主体(8)前后两侧的侧盖板(4)、位于所述安装主体(8)底部的连接件(7)和电机连接件(6)，在所述安装主体(8)的顶部和左侧还分别设有调节压板(1)和滑块压板(3)；两个所述滑轮组及其配套的腱绳(2)和连杆(14)对称设置在安装主体(8)的前后两侧并位于相应侧盖板(4)内侧，各滑轮组均分别由两个定滑轮(9、10)和两个动滑轮(11、12)组成；其中，所述安装主体(8)内形成用于容纳所述连杆(14)和调节弹簧(13)运动的空间，所述安装主体(8)和两侧盖板(4)上分别设有用于安装第一轴(19)的第一轴孔，各连杆(14)顶端可绕所述第一轴(19)转动，所述安装主体(8)顶部设有用于防止第一轴(19)转动的限位螺栓(20)，各连杆(14)的中部通过第二轴(21)与所述调节弹簧(13)一端连接，所述第二轴(21)的两端分别位于两侧盖板(4)的第一凹槽(22)内且可沿该第一凹槽滑动，所述调节弹簧(13)另一端与所述安装主体(8)固定连接，各连杆(14)的底端通过第三轴(23)分别套设第一动滑轮(11)，所述第三轴(23)两端为自由端，各连杆(14)底端和第一动滑轮(11)均可绕第三轴(23)转动；在所述安装主体(8)靠近滑块压板(3)一侧的内部设有用于安装所述直线导轨(17)和滑块(16)的空腔，两第二动滑轮(12)套设在第四轴(24)上随滑块(16)移动，所述第四轴(24)两端分别位于两侧盖板(4)的第二凹槽(25)内且可沿该第二凹槽滑动，所述直线导轨(17)凸出于安装主体(8)的顶端设置为扩大部(18)，该扩大部被调节压板(1)压紧，调节压板(1)通过螺栓与安装主体(8)相连；两个第一定滑轮(9)套设在穿过安装主体(8)底部的第五轴(26)上且两第一定滑轮(9)可绕第五轴(26)转动，两第二定滑轮(10)套设在与两侧盖板(4)固定连接的第六轴(15)上且两第二定滑轮(10)可绕第六轴(15)转动；位于安装支座外的各腱绳一端分别与控制手指的滑轮相连，各腱绳另一端先穿过调节压板(1)，然后依次绕过相配套的第二动滑轮(12)、第一动滑轮(11)、第一定滑轮(9)和第二定滑轮(10)后固定于所述腱绳缠绕轴(5)上；所述腱绳缠绕轴(5)安装于所述电机连接件(6)上并随电机主轴转动以此缠绕所述腱绳(2)，所述电机连接件(6)通过连接件(7)与侧盖板(4)底部固定连接；通过控制所述调节压板(1)上螺栓的预紧力以改变两第二动滑轮(12)的位置，对各腱绳(2)有预紧作用，通过所述调节弹簧(13)带动连杆(14)运动实现对腱绳(2)的自动张紧。
2.根据权利要求1所述的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，所述调节弹簧(13)斜置在安装主体(8)内。
3.根据权利要求1所述的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，所述连杆(14)设计成弧形，与所述安装主体(8)内设置直线导轨(17)的一侧相贴合。
4.根据权利要求1所述的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，两所述侧盖板(4)对所述安装主体(8)形成包络。
5.根据权利要求1所述的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，所述侧盖板(4)上的第一凹槽(22)呈弧形，第二凹槽(25)为与所述直线导轨(17)轴线相平行的竖直凹槽。
6.根据权利要求1所述的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，所述第六轴(15)为阶梯轴。
7.根据权利要求1所述的线驱灵巧手用张紧器，其特征在于，所述连接件(7)的整体呈F型，且在连接件(7)顶部与两侧盖板(4)的连接处形成肩台，保证连接件(7)顶部与两侧盖板(4)安装到位后的外侧为水平面，连接件(7)顶部的水平段与两侧盖板(4)紧固；连接件(7)的竖直段底部与电机连接件(6)紧固，通过该电机连接件(6)实现驱动电机的安装；驱动电机的主轴穿过电机连接件(6)驱动该电机连接件(6)顶部的腱绳缠绕轴(5)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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