本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，尤其是一種模塊化繩驅(qū)動(dòng)解耦機(jī)械臂關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)：

目前廣泛應(yīng)用的機(jī)械臂體積質(zhì)量大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、剛性高、關(guān)節(jié)柔順性差，與環(huán)境交互安全性低。并且，機(jī)器人負(fù)載自重比低，抓取負(fù)載耗能大，效率低。為了降低機(jī)械臂的重量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，提高機(jī)械臂負(fù)載自重比，近年來(lái)，很多研究人員提出新型的繩驅(qū)動(dòng)技術(shù)。

繩驅(qū)動(dòng)技術(shù)采用繩索傳遞運(yùn)動(dòng)和力。它主要將電機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置全部安裝在基座上，通過(guò)繩索傳遞運(yùn)動(dòng)和力至關(guān)節(jié)處，實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)。因?yàn)轵?qū)動(dòng)單元外置，并且采用繩索傳動(dòng)，機(jī)械臂的質(zhì)量及體積可以大幅降低。

而將驅(qū)動(dòng)單元外置，同時(shí)會(huì)引入關(guān)節(jié)耦合的問(wèn)題。所謂關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)耦合是指一個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致另一個(gè)關(guān)節(jié)的附帶運(yùn)動(dòng)。在繩驅(qū)動(dòng)串聯(lián)機(jī)械臂中，繩索驅(qū)動(dòng)前端關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)導(dǎo)致后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)繩索附帶變化，進(jìn)而導(dǎo)致關(guān)節(jié)的附帶轉(zhuǎn)動(dòng)。目前針對(duì)關(guān)節(jié)解耦主要有兩種方法：一、采用運(yùn)動(dòng)控制算法進(jìn)行主動(dòng)解耦，隨著關(guān)節(jié)的增多，控制算法的復(fù)雜度急劇增加；二、采用套索傳動(dòng)，并不存在運(yùn)動(dòng)耦合現(xiàn)象，但繩索與套索間摩擦較大，且存在死區(qū)、間隙、遲滯等非線性特性，機(jī)械臂的控制精度及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性難以保證。因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問(wèn)題。

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，中國(guó)專利號(hào)：CN102672715A，名稱：一種助殘/助老用繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂，該專利公布了一種助殘/助老用繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂，機(jī)械臂每個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)都安裝在底座驅(qū)動(dòng)箱內(nèi)，利用繩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)力傳到各個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)。然而，該機(jī)械臂采用套索傳動(dòng)機(jī)制，難以減小傳動(dòng)過(guò)程中繩索與套筒間的摩擦，并且存在死區(qū)、間隙、遲滯等諸多非線性特性，機(jī)械臂的控制精度、動(dòng)態(tài)特性難以保證。其他的一些文獻(xiàn)，如：公開(kāi)號(hào)CN102941573，名稱為一種繩驅(qū)動(dòng)多關(guān)節(jié)機(jī)器人、公開(kāi)號(hào)1995777A，名稱為用于機(jī)械臂的鋼絲繩傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。他們對(duì)基于繩索傳動(dòng)的串聯(lián)機(jī)械臂做了一些有益的工作，但都未解決串聯(lián)關(guān)節(jié)繩索運(yùn)動(dòng)的耦合問(wèn)題。

因此，需要一種新的技術(shù)方案以解決上述問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高機(jī)器人的負(fù)載自重比，并且解決串聯(lián)繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂各個(gè)關(guān)節(jié)間的運(yùn)動(dòng)耦合問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了兩種基于繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)的模塊化的繩驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

本實(shí)用新型涉及的一種繩驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在于：包括回轉(zhuǎn)基座，回轉(zhuǎn)連桿，繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，導(dǎo)向滑輪，回轉(zhuǎn)連桿承載軸承；其中回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線與回轉(zhuǎn)連桿軸線重合；

其中上述的繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)后端驅(qū)動(dòng)繩索的運(yùn)動(dòng)解耦，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)與后端關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)解耦，從前向后依次包括固定輪、隨動(dòng)輪、主動(dòng)輪；其中固定輪包括固定輪輪盤(pán)和固定輪輪軸，固定輪輪盤(pán)和固定輪輪軸相互固連不能轉(zhuǎn)動(dòng)；隨動(dòng)輪安裝于固定輪輪軸上，它由解耦繩索驅(qū)動(dòng)，并且軸向位移被限制；該繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)包括左解耦繩索、右解耦繩索、后端左驅(qū)動(dòng)繩索、后端右驅(qū)動(dòng)繩索、關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索；

上述的隨動(dòng)輪包括隨動(dòng)輪主體，其前側(cè)安裝有前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)，后側(cè)安裝有后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)，前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)和后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)結(jié)構(gòu)相同，均加工有兩同心圓環(huán)導(dǎo)線槽，兩同心圓環(huán)導(dǎo)線槽分別為解耦繩索導(dǎo)線環(huán)槽和驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)線環(huán)槽；解耦繩索導(dǎo)線環(huán)槽和驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)線環(huán)槽的半徑分別為r₁,r₂；隨動(dòng)輪主體上方還安裝左定滑輪模塊和右定滑輪模塊；左定滑輪模塊和右定滑輪模塊均由同軸安裝的一個(gè)解耦繩索定滑輪和一個(gè)驅(qū)動(dòng)繩索定滑輪組成；

上述固定輪下方和主動(dòng)輪下方均設(shè)置有四個(gè)與輪軸軸線平行的通孔，且通孔進(jìn)行圓角處理或安裝滑輪分別用于上述左解耦繩索、右解耦繩索、后端左驅(qū)動(dòng)繩索、后端右驅(qū)動(dòng)繩索的導(dǎo)向；

上述左解耦繩索的前端與固定輪固定，之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)左定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)左定滑輪模塊換向180度，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，繩索的末端與主動(dòng)輪固定；

上述右解耦繩索的前端與固定輪固定，之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)右定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)右定滑輪模塊換向180度，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，繩索的末端與主動(dòng)輪固定；

上述后端左驅(qū)動(dòng)繩索的前端用于與后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連；之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)左定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)左定滑輪模塊換向180度，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，后端左驅(qū)動(dòng)繩索的末端與后端關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)連桿相連；

上述后端右驅(qū)動(dòng)繩索的前端用于與后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連；之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)右定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)右定滑輪模塊換向180度，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，后端右驅(qū)動(dòng)繩索的末端與后端關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)連桿相連；

上述關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索的前端與關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連，后端與主動(dòng)輪固連，關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索逆時(shí)針纏繞在主動(dòng)輪上；上述關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索的前端與關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連，后端與主動(dòng)輪固連，關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索順時(shí)針纏繞在主動(dòng)輪上；

上述結(jié)構(gòu)中所述順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较蚓笍那跋蚝笥^察；

上述繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)的固定輪與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的回轉(zhuǎn)基座固定連接，主動(dòng)輪與回轉(zhuǎn)連桿固定連接；

回轉(zhuǎn)連桿承載軸承內(nèi)圈安裝在固定輪輪軸上，外圈安裝在回轉(zhuǎn)連桿的軸孔中，承受回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸向和徑向載荷；導(dǎo)向滑輪固定安裝在回轉(zhuǎn)基座上，對(duì)關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索進(jìn)行導(dǎo)向。

上述回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的工作方法，其特征在于：

利用左解耦繩索和右解耦繩索的正反向圓弧走線纏繞，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角速度為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角速度ω的一半，即為ω/2，并且左解耦繩索和右解耦繩索始終保持張緊，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)輪正反向可靠驅(qū)動(dòng)；

并通過(guò)后端左驅(qū)動(dòng)繩索和后端右驅(qū)動(dòng)繩索正反向圓弧走線纏繞，實(shí)現(xiàn)后端左驅(qū)動(dòng)繩索和后端右驅(qū)動(dòng)繩索位移變化率的是隨動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角速率ω/2的2r₂倍，其中r₂為后端左、右驅(qū)動(dòng)繩索沿著前、后導(dǎo)線盤(pán)上的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽的走線半徑，ω為回轉(zhuǎn)連桿的旋轉(zhuǎn)角速度；

由回轉(zhuǎn)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)引起的后端關(guān)節(jié)左、右驅(qū)動(dòng)繩索右端的末端將產(chǎn)生+ωΔtgr₂，-ωΔtgr₂的位移，其中以沿著繩索方向由驅(qū)動(dòng)單元端指向關(guān)節(jié)端方向?yàn)檎挥呻S動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的后端關(guān)節(jié)左、右驅(qū)動(dòng)繩索的右端末端將產(chǎn)生-2r₂gω/2gΔt、+2r₂gω/2gΔt的位移，其中以沿著繩索方向由驅(qū)動(dòng)單元端指向關(guān)節(jié)端方向?yàn)檎?；兩者?shí)現(xiàn)相互抵消；即無(wú)論回轉(zhuǎn)連桿帶動(dòng)主動(dòng)輪如何旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)解耦機(jī)構(gòu)后的后端左驅(qū)動(dòng)繩索和后端右驅(qū)動(dòng)繩索的后端與回轉(zhuǎn)連桿無(wú)相對(duì)位移；

上述回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用典型的繩索雙拉驅(qū)動(dòng)；回轉(zhuǎn)基座固定不動(dòng)，采用繩索雙拉驅(qū)動(dòng)時(shí)，關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索和關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索的前端與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元固定，繩索的后端與繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)輪固結(jié)；關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索和關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索纏繞在主動(dòng)輪上，并且纏繞方向相反；通過(guò)對(duì)兩驅(qū)動(dòng)繩索的拉、放操作實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，拉、放對(duì)應(yīng)的繩長(zhǎng)相等，兩根繩索不會(huì)產(chǎn)生緊繃或松弛的現(xiàn)象，確保了關(guān)節(jié)正反向驅(qū)動(dòng)的可靠性。

本實(shí)用新型涉及的一種繩驅(qū)動(dòng)的機(jī)械臂俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其特征在于：

俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括俯仰旋轉(zhuǎn)基座，俯仰旋轉(zhuǎn)連桿，繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，俯仰旋轉(zhuǎn)連桿承載軸承；其中關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線與俯仰旋轉(zhuǎn)連桿軸線垂直；

其中上述的繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，從前向后依次包括固定輪、隨動(dòng)輪、主動(dòng)輪；其中固定輪包括固定輪輪盤(pán)和固定輪輪軸，固定輪輪盤(pán)和固定輪輪軸相互固連，固定不能轉(zhuǎn)動(dòng)；隨動(dòng)輪安裝于固定輪輪軸上，它由解耦繩索驅(qū)動(dòng)，并且軸向位移被限制；該繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)還包括左解耦繩索、右解耦繩索、后端左驅(qū)動(dòng)繩索、后端右驅(qū)動(dòng)繩索、關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索；

上述的隨動(dòng)輪包括隨動(dòng)輪主體，其前側(cè)安裝有前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)，后側(cè)安裝有后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)，前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)和后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)結(jié)構(gòu)相同，均加工有兩同心圓環(huán)導(dǎo)線槽，兩同心圓環(huán)導(dǎo)線槽分別為解耦繩索導(dǎo)線環(huán)槽和驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)線環(huán)槽；解耦繩索導(dǎo)線環(huán)槽和驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)線環(huán)槽的半徑分別為r₁,r₂；隨動(dòng)輪主體上方還安裝左定滑輪模塊和右定滑輪模塊；左定滑輪模塊和右定滑輪模塊均由同軸安裝的一個(gè)解耦繩索定滑輪和一個(gè)驅(qū)動(dòng)繩索定滑輪組成；

上述固定輪下方和主動(dòng)輪下方均設(shè)置有四個(gè)與輪軸軸線平行的通孔，且通孔進(jìn)行圓角處理或安裝滑輪分別用于上述左解耦繩索、右解耦繩索、后端左驅(qū)動(dòng)繩索、后端右驅(qū)動(dòng)繩索的導(dǎo)向；

上述左解耦繩索的前端與固定輪固定，之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)左定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)左定滑輪模塊換向180度，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，繩索的末端與主動(dòng)輪固定；

上述右解耦繩索的前端與固定輪固定，之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)右定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)右定滑輪模塊換向180度，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，繩索的末端與主動(dòng)輪固定；

上述后端左驅(qū)動(dòng)繩索的前端用于與后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連；之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)左定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)左定滑輪模塊換向180度，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，后端左驅(qū)動(dòng)繩索的末端與后端關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)連桿相連；

上述后端右驅(qū)動(dòng)繩索的前端用于與后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連；之后先穿過(guò)固定輪上的對(duì)應(yīng)通孔，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)右定滑輪模塊，再經(jīng)過(guò)右定滑輪模塊換向180度，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪上的對(duì)應(yīng)通孔后，后端右驅(qū)動(dòng)繩索的末端與后端關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)連桿相連；

上述關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索的前端與關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連，后端與主動(dòng)輪固連，關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索逆時(shí)針纏繞在主動(dòng)輪上；上述關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索的前端與關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連，后端與主動(dòng)輪固連，關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索順時(shí)針纏繞在主動(dòng)輪上；

上述結(jié)構(gòu)中所述順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较蚓笍那跋蚝笥^察；

上述繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)的固定輪與俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)中的俯仰旋轉(zhuǎn)基座固定連接，主動(dòng)輪與俯仰旋轉(zhuǎn)連桿固定連接；俯仰旋轉(zhuǎn)連桿承載軸承內(nèi)圈安裝在固定輪輪軸上，外圈安裝在俯仰旋轉(zhuǎn)連桿的軸孔中，通過(guò)承載軸承承受俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的軸向和徑向載荷。

上述的俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的工作方法，其特征在于：

利用左解耦繩索和右解耦繩索的正反向圓弧走線纏繞，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角速度為俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)角速度ω的一半，即為ω/2，并且左解耦繩索和右解耦繩索始終保持張緊，實(shí)現(xiàn)隨動(dòng)輪正反向可靠驅(qū)動(dòng)；

并通過(guò)后端左驅(qū)動(dòng)繩索和后端右驅(qū)動(dòng)繩索正反向圓弧走線纏繞，實(shí)現(xiàn)后端左驅(qū)動(dòng)繩索和后端右驅(qū)動(dòng)繩索位移變化率的是隨動(dòng)輪運(yùn)動(dòng)角速率ω/2的2r₂倍，其中r₂為后端左、右驅(qū)動(dòng)繩索沿著前、后導(dǎo)線盤(pán)上的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽的走線半徑，ω為俯仰旋轉(zhuǎn)連桿的旋轉(zhuǎn)角速度；

由俯仰旋轉(zhuǎn)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)引起的后端關(guān)節(jié)左、右驅(qū)動(dòng)繩索右端的末端將產(chǎn)生+ωΔtgr₂，-ωΔtgr₂的位移，其中以沿著繩索方向由驅(qū)動(dòng)單元端指向關(guān)節(jié)端方向?yàn)檎?；由隨動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的后端關(guān)節(jié)左、右驅(qū)動(dòng)繩索的右端末端將產(chǎn)生-2r₂gω/2gΔt、+2r₂gω/2gΔt的位移，其中以沿著繩索方向由驅(qū)動(dòng)單元端指向關(guān)節(jié)端方向?yàn)檎?；兩者?shí)現(xiàn)相互抵消；即無(wú)論俯仰旋轉(zhuǎn)連桿帶動(dòng)主動(dòng)輪如何旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過(guò)繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)后的后端左驅(qū)動(dòng)繩索和后端右驅(qū)動(dòng)繩索的后端與俯仰旋轉(zhuǎn)連桿無(wú)相對(duì)位移；

上述俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用典型的繩索雙拉驅(qū)動(dòng)；俯仰旋轉(zhuǎn)基座固定不動(dòng)，關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索和關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索的前端與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元固定，繩索的后端與繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)中的主動(dòng)輪固結(jié)；關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索和關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索纏繞在主動(dòng)輪上，并且纏繞方向相反；通過(guò)對(duì)兩驅(qū)動(dòng)繩索的拉、放操作實(shí)現(xiàn)對(duì)俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)；驅(qū)動(dòng)過(guò)程中，拉、放對(duì)應(yīng)的繩長(zhǎng)相等，兩根繩索不會(huì)產(chǎn)生緊繃或松弛的現(xiàn)象，確保了關(guān)節(jié)正反向驅(qū)動(dòng)的可靠性。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)和效果：

本實(shí)用新型提出的兩種繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)，其驅(qū)動(dòng)單元放置于基座處，采用繩索遠(yuǎn)程驅(qū)動(dòng)，提高了機(jī)械臂的負(fù)載自重比和關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)響應(yīng)特性。本實(shí)用新型針對(duì)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)耦合，設(shè)計(jì)了一種繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，簡(jiǎn)單可靠，易于實(shí)現(xiàn)。該機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)獨(dú)立，降低了運(yùn)動(dòng)控制算法的復(fù)雜性。本實(shí)用新型的兩種模塊化繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)均可實(shí)現(xiàn)0～300°范圍的轉(zhuǎn)動(dòng)，工作空間大，響應(yīng)性能好。并且在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)操作目標(biāo)的要求，變換關(guān)節(jié)的種類，增減機(jī)械臂的自由度數(shù)，實(shí)現(xiàn)多種構(gòu)型機(jī)械臂的組裝，應(yīng)用范圍廣，實(shí)現(xiàn)成本低。

附圖說(shuō)明

圖1為繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)中各繩索走線的示意圖，其中左邊為解耦繩索和后端驅(qū)動(dòng)繩索的走線示意圖；右邊為關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)繩索走線示意圖；

圖5為后端驅(qū)動(dòng)繩索的解耦過(guò)程示意圖，其中左邊為主動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，后端驅(qū)動(dòng)繩索走線示意圖；右邊為隨動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，后端驅(qū)動(dòng)繩索走線示意圖；

圖6為多種構(gòu)型機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為腰部關(guān)節(jié)隨動(dòng)輪及其繩索走線示意圖，其中左邊為腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處隨動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；右邊為腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處各繩索走線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為肩部關(guān)節(jié)隨動(dòng)輪及其繩索走線示意圖，其中左邊為肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處隨動(dòng)輪的結(jié)構(gòu)示意圖；右邊為肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)處各繩索走線的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)號(hào)名稱：1回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；2俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；3繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)；4多種構(gòu)型的繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂；11回轉(zhuǎn)基座；12回轉(zhuǎn)連桿；13導(dǎo)向滑輪；14回轉(zhuǎn)連桿承載軸承；

21俯仰旋轉(zhuǎn)基座；22俯仰旋轉(zhuǎn)連桿；23俯仰旋轉(zhuǎn)承載軸承；

31固定輪；32隨動(dòng)輪；32-1前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)；32-2隨動(dòng)輪主體；32-3后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)；32-4左定滑輪模塊；32-5右定滑輪模塊；33主動(dòng)輪；34-1左解耦繩索；34-2右解耦繩索；35-1后端左驅(qū)動(dòng)繩索；35-2后端右驅(qū)動(dòng)繩索；36-1關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索；36-2關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索；

41關(guān)節(jié)式的繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂；41-1第一種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂；41-2第二種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂；41-3三自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂；42腕部式繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂；43SCARA式繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂；

51腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；52肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)；53肘部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)、54腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。

具體實(shí)施方式

附圖非限制性地公開(kāi)了本實(shí)用新型所涉及的優(yōu)選實(shí)施的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

請(qǐng)參閱圖1、4、5所示，提供一種用于繩索驅(qū)動(dòng)串聯(lián)機(jī)械臂的驅(qū)動(dòng)繩索運(yùn)動(dòng)被動(dòng)解耦的機(jī)構(gòu)。繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3，從前向后依次包括固定輪31、隨動(dòng)輪32、主動(dòng)輪33；其中固定輪31包括固定輪輪盤(pán)和固定輪輪軸，固定輪輪盤(pán)和固定輪輪軸相互固連，固定不能轉(zhuǎn)動(dòng)；隨動(dòng)輪32安裝于固定輪輪軸上，它由解耦繩索驅(qū)動(dòng)，并且軸向位移被限制；該繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3還包括左解耦繩索34-1、右解耦繩索34-2、后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2、關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索36-1、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索36-2；

上述的隨動(dòng)輪32包括隨動(dòng)輪主體32-2，其前側(cè)安裝有前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)(32-1)，后側(cè)安裝有后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)(32-3)，前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)(32-1)和后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)(32-3)結(jié)構(gòu)相同，均加工有兩同心圓環(huán)導(dǎo)線槽，兩同心圓環(huán)導(dǎo)線槽分別為解耦繩索導(dǎo)線環(huán)槽和驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)線環(huán)槽；解耦繩索導(dǎo)線環(huán)槽和驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)線環(huán)槽的半徑分別為r₁,r₂；隨動(dòng)輪主體32-2上方還安裝左定滑輪模塊32-4和右定滑輪模塊32-5；左定滑輪模塊32-4和右定滑輪模塊32-5均由同軸安裝的一個(gè)解耦繩索定滑輪和一個(gè)驅(qū)動(dòng)繩索定滑輪組成；固定輪31下方和主動(dòng)輪33下方均設(shè)置有四個(gè)與輪軸軸線平行的通孔，用于上述左解耦繩索34-1、右解耦繩索34-2、后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的導(dǎo)向；

上述左解耦繩索34-1的前端與固定輪31固定，之后先穿過(guò)固定輪31上的對(duì)應(yīng)通孔，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)左定滑輪模塊32-4，再經(jīng)過(guò)左定滑輪模塊32-4換向180度，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪33上的對(duì)應(yīng)通孔后，繩索的末端與主動(dòng)輪33固定；

上述右解耦繩索34-2的前端與固定輪31固定，之后先穿過(guò)固定輪31上的對(duì)應(yīng)通孔，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)右定滑輪模塊32-5，再經(jīng)過(guò)右定滑輪模塊32-5換向180度，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪33上的對(duì)應(yīng)通孔后，繩索的末端與主動(dòng)輪33固定；

上述后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1的前端用于與后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連；之后先穿過(guò)固定輪31上的對(duì)應(yīng)通孔，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)左定滑輪模塊32-4，再經(jīng)過(guò)左定滑輪模塊32-4換向180度，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪33上的對(duì)應(yīng)通孔后，后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1的末端與后端關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)連桿相連；

上述后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的前端用于與后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連；之后先穿過(guò)固定輪31上的對(duì)應(yīng)通孔，再按逆時(shí)針?lè)较蜓刂皞?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自下而上到達(dá)右定滑輪模塊32-5，再經(jīng)過(guò)右定滑輪模塊32-5換向180度，再按順時(shí)針?lè)较蜓刂髠?cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽自上而下，再穿過(guò)主動(dòng)輪33上的對(duì)應(yīng)通孔后，后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的末端與后端關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)連桿相連；

上述關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索36-1的前端與關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連，后端與主動(dòng)輪33固連，關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索36-1逆時(shí)針纏繞在主動(dòng)輪33上；

上述關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索36-2的前端與關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)單元相連，后端與主動(dòng)輪33固連，關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索36-2順時(shí)針纏繞在主動(dòng)輪33上；

上述結(jié)構(gòu)中所述順時(shí)針?lè)较蚝湍鏁r(shí)針?lè)较蚓笍那跋蚝笥^察；

上述的左解耦繩索34-1、右解耦繩索34-2用來(lái)驅(qū)動(dòng)隨動(dòng)輪32。當(dāng)主動(dòng)輪33以圖1方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，與主動(dòng)輪33固結(jié)的右解耦繩索34-2張緊，左解耦繩索34-1松弛。當(dāng)前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1、后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3上的解耦繩索導(dǎo)向環(huán)槽半徑相等時(shí)，即可保證隨動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為主動(dòng)輪33轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω的1/2，并且由主動(dòng)輪33轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致右解耦繩索34-2的固定端(主動(dòng)輪33上的)位移大小為ωΔtgr₁，由右解耦繩索34-2驅(qū)動(dòng)隨動(dòng)輪32導(dǎo)致左解耦繩索34-1的固定端(主動(dòng)輪33上的)位移大小為ω/2Δt g2r₁＝ωΔtgr₁，位移大小相等。由此保證左解耦繩索34-1、右解耦繩索34-2不會(huì)產(chǎn)生某根解耦繩索過(guò)于緊繃或產(chǎn)生松弛的現(xiàn)象，確保隨動(dòng)輪32正反向驅(qū)動(dòng)的可靠性；

上述后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2，由于后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2沿著前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1、后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3上的導(dǎo)向環(huán)槽纏繞，并且前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1、后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3上的驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽半徑相等，均為r₂，所以隨動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致的后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2右側(cè)末端的變化速率是隨動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)角速率的2r₂倍。當(dāng)主動(dòng)輪33以圖1所示方向、ω角速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)主動(dòng)輪33上通孔的導(dǎo)向，后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1沿著后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3上的導(dǎo)向環(huán)槽脫離，后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1的右側(cè)末端產(chǎn)生+ωΔtgr₂位移，而后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2沿著后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3上的導(dǎo)向環(huán)槽纏繞，后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的右側(cè)末端產(chǎn)生-ωΔtgr₂位移(ω為主動(dòng)輪33的旋轉(zhuǎn)角速度，r₂為前側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-1、后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)32-3上驅(qū)動(dòng)繩索導(dǎo)向環(huán)槽的半徑，圖5中以沿著繩索方向向上為正)。如圖4、5所示，由于左解耦繩索34-1、右解耦繩索34-2的驅(qū)動(dòng)，隨動(dòng)輪32以ω/2角速度跟隨主動(dòng)輪33同向轉(zhuǎn)動(dòng)，隨動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)的角度ωΔt/2。因?yàn)殡S動(dòng)輪32轉(zhuǎn)動(dòng)后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2右側(cè)末端的速率是隨動(dòng)輪角速率的2r₂倍，所以后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的右側(cè)末端的位移大小為ωΔt/2g2r₂＝ωΔtgr₂。隨動(dòng)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)致后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1會(huì)繼續(xù)沿著前側(cè)、后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)上的導(dǎo)向環(huán)槽纏繞，纏繞長(zhǎng)度為ωΔtgr₂，也即后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1的右端將產(chǎn)生-ωΔtgr₂位移。后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的一部分將沿著前側(cè)、后側(cè)導(dǎo)線盤(pán)上的導(dǎo)向環(huán)槽脫離，脫離長(zhǎng)度為ωΔtgr₂，也就是后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2的右端將產(chǎn)生+ωΔtgr₂位移(圖5中沿著繩索方向向上為正)。后端左驅(qū)動(dòng)繩索35-1、后端右驅(qū)動(dòng)繩索35-2在經(jīng)過(guò)解耦模塊后，它們右側(cè)的末端與主動(dòng)輪33間無(wú)相對(duì)移動(dòng)，也即后端關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)繩索35沒(méi)有因主動(dòng)輪33的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生相對(duì)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了繩索運(yùn)動(dòng)的被動(dòng)解耦；

請(qǐng)參閱圖2所示，基于繩索驅(qū)動(dòng)的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1，其關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線與回轉(zhuǎn)連桿12軸線重合。回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1包括回轉(zhuǎn)基座11，回轉(zhuǎn)連桿12，繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3，導(dǎo)向滑輪13，回轉(zhuǎn)連桿承載軸承14。繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)對(duì)后端驅(qū)動(dòng)繩索的運(yùn)動(dòng)解耦，實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1與后端關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)解耦。上述繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3的固定輪31與回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1中的回轉(zhuǎn)基座11固定連接，主動(dòng)輪33與回轉(zhuǎn)連桿12固定連接。回轉(zhuǎn)連桿承載軸承14內(nèi)圈安裝在固定輪31的輪軸上，外圈安裝在回轉(zhuǎn)連桿12的軸孔中，通過(guò)承載軸承承受回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1的軸向和徑向載荷。導(dǎo)向滑輪13固定安裝在回轉(zhuǎn)基座11上，對(duì)關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索36-1、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索36-2進(jìn)行導(dǎo)向。上述的回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1的驅(qū)動(dòng)，采用驅(qū)動(dòng)繩索雙拉驅(qū)動(dòng)模式，關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索36-1、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索36-2與主動(dòng)輪33固定，通過(guò)對(duì)兩繩索的拉、放操作實(shí)現(xiàn)對(duì)回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1的驅(qū)動(dòng)。

請(qǐng)參閱圖3所示，俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2，采用繩索驅(qū)動(dòng)。關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)軸線與俯仰旋轉(zhuǎn)連桿22軸線垂直。俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2，包括俯仰旋轉(zhuǎn)基座21，俯仰旋轉(zhuǎn)連桿22，繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3，俯仰旋轉(zhuǎn)連桿承載軸承23。繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3實(shí)現(xiàn)對(duì)后端驅(qū)動(dòng)繩索的運(yùn)動(dòng)解耦，實(shí)現(xiàn)俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2與后端關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)解耦。上述的繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)3的固定輪31與俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2中的俯仰旋轉(zhuǎn)基座21固定連接，主動(dòng)輪33與俯仰旋轉(zhuǎn)連桿22固定連接。俯仰旋轉(zhuǎn)連桿承載軸承23內(nèi)圈安裝在固定輪31的輪軸上，外圈安裝在俯仰旋轉(zhuǎn)連桿22的軸孔中，通過(guò)承載軸承承受俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2的軸向和徑向載荷。俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)采用典型的繩索雙拉驅(qū)動(dòng)模式，通過(guò)對(duì)關(guān)節(jié)左驅(qū)動(dòng)繩索36-1、關(guān)節(jié)右驅(qū)動(dòng)繩索36-2進(jìn)行拉、放操作驅(qū)動(dòng)俯仰旋轉(zhuǎn)連桿22。

參閱圖6所示，為基于兩種繩驅(qū)動(dòng)模塊化的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，提出的多種構(gòu)型的繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂結(jié)構(gòu)示意圖。按照不同的操作任務(wù)，組成關(guān)節(jié)式、手腕式、SCARA式構(gòu)型的繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂。關(guān)節(jié)式的繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂41按自由度數(shù)分為三自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-3、第一種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-1、第二種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-2。三自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-3從基座至機(jī)械臂末端依次為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2；第一種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-1從基座至機(jī)械臂末端依次為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2；第二種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-2從基座至機(jī)械臂末端依次為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1；腕部式繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂42，三個(gè)關(guān)節(jié)的旋轉(zhuǎn)軸線交于一點(diǎn)，含有三個(gè)自由度，依次分別為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1、俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)2、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1；SCARA式繩驅(qū)動(dòng)機(jī)械臂43有三個(gè)自由度，依次為回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1、回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)1。

參閱圖6所示，第一種四自由度關(guān)節(jié)式機(jī)械臂41-1為第一優(yōu)先實(shí)施例。該機(jī)械臂包括腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)51、肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)52、肘部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)53、腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)54。腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)51，繞鉛直軸旋轉(zhuǎn)。肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)52繞水平軸作俯仰運(yùn)動(dòng)，肘部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)53繞水平軸作俯仰運(yùn)動(dòng)，腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)54繞水平軸作俯仰運(yùn)動(dòng)。腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)51處的繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)51與肩部、肘部、腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)解耦，其隨動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖如圖7左圖所示，該隨動(dòng)輪上纏繞有六根后端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)繩索和兩根解耦繩索，六根驅(qū)動(dòng)繩索分別對(duì)應(yīng)為肩部、肘部、腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)繩索。隨動(dòng)輪上有四個(gè)同心圓的走線槽用于繩索走線(三個(gè)走線槽用于后端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)繩索走線，一個(gè)走線槽用于解耦繩索的走線)。圖7右圖為腰部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)51處的繩索走線示意圖；肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)52處的繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)肩部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)52與肘部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)53、腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)54的運(yùn)動(dòng)解耦，其隨動(dòng)輪結(jié)構(gòu)示意圖如圖8左圖所示。該隨動(dòng)輪上纏繞有四根后端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)繩索和兩根解耦繩索，四根驅(qū)動(dòng)繩索分別對(duì)應(yīng)為肘部、腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)繩索，隨動(dòng)輪上有三個(gè)同心圓的走線槽用于繩索走線(兩個(gè)走線槽用于后端關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)繩索走線，一個(gè)走線槽用于解耦繩索的走線)。圖8右圖為肩部回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)52處的繩索走線示意圖；肘部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)53處的繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)肘部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)53與腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)54的運(yùn)動(dòng)解耦。其繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)的隨動(dòng)輪如圖1中所示。腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)54因?yàn)闆](méi)有后端關(guān)節(jié)，不需要對(duì)繩索進(jìn)行解耦，所以腕部俯仰旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)54內(nèi)沒(méi)有繩索運(yùn)動(dòng)解耦機(jī)構(gòu)。