一种绳索牵引并联机器人的绳索共面装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及绳索牵引并联机器人领域，尤其涉及一种绳索牵引并联机器人的绳索 共面装置。
【背景技术】
[0002] 绳索牵引并联机器人是20世纪80年代发展起来的一种新型机器人。它以工作空 间大、运动速度快、承载能力强、轻便灵活等优点，广泛的应用于物料搬运、工业加工、虚拟 实现、风洞支撑、天文观测、医学康复治疗等领域。但由于绳索牵引并联机器人大部分是由 电机驱动绳索运动的，在运动过程中，难免会因为振动等外界因素而导致本应该在同一平 面的两根绳索不共面，进而影响控制的准确性。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了提供一种能保证两根绳索共面，提高系统运动控制的准确性 的绳索牵引并联机器人的绳索共面装置。
[0004] 本发明的目的是这样实现的：包括第一类U型导轨、第二类U型导轨、与第一类U 型导轨固连的第一导轨端盖、与第二类U型导轨固连的第二导轨端盖和用于连接第一类U 型导轨与第二导轨端盖的竖直连接轴，且竖直连接轴与第一类U型导轨与第二导轨端盖的 连接方式是转动连接，每个类U型导轨的内壁上分别设置四个滑轮，每根绳索依次穿过所 述的四个滑轮，且每根绳索的一端与绳索牵引并联机器人的动平台固定连接、另一端与机 架固定连接。
[0005] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的两个类U型导轨既满足了 绳索在"相交"点具有一定的交错，又保证了两根绳索在交错以外的地方处在同一平面上。 在绳索牵引并联机器人运动过程中，两根绳索通过本发明设置的两根类U型导轨，依次绕 过4个滑轮，可以保证两根绳索保持在同一平面上，进而提高了系统控制精度的准确性，两 根绳索不会因振动等外界因素而不共面，提高了控制精度。
【附图说明】
[0006] 图1是本发明的立体结构示意图；
[0007] 图2是本发明的结构示意图一（正视方向）；
[0008] 图3是本发明的结构示意图二（侧视方向）；
[0009] 图4是本发明的结构示意图三（俯视方向）；
[0010] 图5(A)是本发明用于绳索牵引并联机器人中的位置示意图一，图5(B)是本发明 用于绳索牵引并联机器人中的位置示意图二；
[0011] 图6是求解本发明发生干涉时的夹角示意图。
【具体实施方式】
[0012] 下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述。
[0013] 结合图1至图4,本发明包括第一类U型导轨1、第二类U型导轨3、与第一类U型 导轨1固连的第一导轨端盖2、与第二类U型导轨3固连的第二导轨端盖4和用于连接第一 类U型导轨1与第二导轨端盖4的竖直连接轴5,且竖直连接轴5与第一类U型导轨1与第 二导轨端盖4的连接方式是转动连接，也即两个类U型导轨1和3可绕着竖直连接轴5转 动，每个类U型导轨的内壁上分别设置四个滑轮8,每根绳索6依次穿过所述的四个滑轮8， 且每根绳索6的一端与绳索牵引并联机器人的动平台固定连接、另一端与机架固定连接。
[0014] 本发明提供的是一种在绳索牵并联引机器人运动过程中，确保两根交叉绳索共面 且不干涉的装置。主要由两个类U型导轨、对应的导轨端盖及一根竖直连接轴组成，其中每 个类U型导轨内壁上分别交错布置着四个滑轮，用于绳索导向；两根导轨之间由竖直轴连 接，且具有转动自由度。且所述的两个类U型导轨交错布置，类U型设计的两个导轨既满 足了绳索在"相交"点具有一定的交错，又保证了两根绳索在交错以外的地方处在同一平面 上。
[0015] 四个滑轮分别交错的安装在导轨的内壁上，用螺母固联，并保证四个滑轮在同一 条直线上。两个导轨端盖与两个类U型导轨通过螺栓、螺母固联。
[0016] 结合图5(A)和图5(B)，标号11是本发明所提供的装置，在绳索牵引并联机器人 运动过程中，动平台10应按既定轨迹进行运动，因此，需要对动平台10进行轨迹规划。假 定绳索P 3B3与绳索P 4B4在同一平面上，在此基础上，对动平台进行控制研宄。然而，在实际 中，两根绳索会因振动等外界因素而不共面，进而影响了控制精度。在绳索牵引并联机器人 运动过程中，两根绳索6通过本发明的设置的两个类U型导轨1和3,依次绕过4个滑轮，就 可以保证两根绳索保持在同一平面上，进而提高了系统控制精度的准确性。
[0017] 具体的说，第一类U型导轨1与第一导轨端盖2通过螺栓7进行连接，同理，第二 类U型导轨3与第二导轨端盖4也通过螺栓7进行连接，如图4所示，为了保证连接可靠， 在每个导轨端盖上均匀设置有十二个孔，螺栓7均匀设置在所述的十二个孔中用来实现类 U型导轨与对应导轨端盖的固定连接。第一导轨端盖2与第二类U型导轨3通过竖直连接 轴5进行连接。这样在并联机器人工作过程中，动平台10会按预定轨迹运动，绳索共面装 置11也即本发明就应转动相应的角度，满足并联机器人的工作要求（如图5所示）。在每 个类U型导轨的内壁上依次安装四个滑轮8,滑轮8末端车有螺纹，穿过对应的类U型导轨 并用螺母9进行固定，绳索6依次穿过四个滑轮8。
[0018] 本发明涉及到的计算过程如下：
[0019] 因为两个类U型导轨1和3均具有一定的宽度和厚度，因此，在绕竖直连接轴5转 动的过程中，会因为发生干涉致使两个类U型导轨1和3之间的转角小于360度。为了保 证本发明能够应用到绳索牵引并联机器人的整个运动过程中，两个类U型导轨1和3在自 身的U形曲面处发生干涉时，其夹角X < a，其中X为两绳索发生干涉时的夹角（如图6 所示），a为规定的最大夹角值。
[0020] 如图6所示，设定第一类U型导轨1的左端到U形曲面的长度为ln，由中间轴到U 形曲面处的长度为1 12，第一类U型导轨1的宽度为，第二类U型导轨3的宽度为a2。
[0021] 根据三角形相似原理，A OAD相似A ABC，有：
[0023] 带入数据有：
[0025] 将1AB+1A0= 1 12带入上式，整理有：
[0027]⑴当ai=a2时，
[0031] ⑵当a# a 2时，整理一元二次方程有：
[0034] 要使本发明满足并联机器人的运动要求，则X<a，则有：
【主权项】
1. 一种绳索牵引并联机器人的绳索共面装置，其特征在于：包括第一类U型导轨、第二 类U型导轨、与第一类U型导轨固连的第一导轨端盖、与第二类U型导轨固连的第二导轨 端盖和用于连接第一类U型导轨与第二导轨端盖的竖直连接轴，且竖直连接轴与第一类U 型导轨与第二导轨端盖的连接方式是转动连接，每个类U型导轨的内壁上分别设置四个滑 轮，每根绳索依次穿过所述的四个滑轮，且每根绳索的一端与绳索牵引并联机器人的动平 台固定连接、另一端与机架固定连接。
【专利摘要】本发明提供的是一种绳索牵引并联机器人的绳索共面装置，包括两个交错的类U型绳索导轨及一根竖直轴组成，其中每个绳索导轨内壁上分别交错布置着四个滑轮，两根导轨之间由竖直轴连接，且两个导轨之间具有转动自由度，类U型设计的两个导轨既满足了绳索在“相交”点具有一定的交错，又保证了两根绳索在交错以外的地方处在同一平面上，也即本发明能确保在绳索牵并联引机器人运动过程中，两根交叉绳索共面且不干涉。
【IPC分类】B25J9/00
【公开号】CN104908025
【申请号】CN201510295602
【发明人】王克义, 张松, 吴博松, 方硕
【申请人】哈尔滨工程大学
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年6月2日