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申请/专利权人：北京航空航天大学;北京航空航天大学宁波创新研究院

摘要：本发明公开一种绳驱动肘腕关节模块，包括驱动部分、肘关节和腕关节，其中的肘关节采用单电机驱动，腕关节采用四电机驱动，且与腕关节相连的绳索位于与肘关节张力放大滑轮相连的绳索的外周，可有效避免肘关节和腕关节之间产生运动耦合；此外，驱动部分、肘关节和腕关节三部分采用模块化设计，可实现整体结构的拓展性，可将绳驱动肘腕关节模块整体作为一个机构安装布置在单独的肩关节上独立运动，使用灵活度高。本发明还公开一种具有上述绳驱动肘腕关节模块的机械臂。本发明还公开一种具有上述机械臂的机器人。

主权项：1.一种绳驱动肘腕关节模块，其特征在于，包括由前至后依次连接设置的腕关节、肘关节、驱动部分和腕关节走线及导向轮组，其中：所述腕关节包括由前至后依次设置的腕部上平面和腕部下平面，所述腕部上平面和所述腕部下平面之间通过三旋转自由度连接机构连接；所述腕部上平面的四角和所述腕部下平面的四角均设置有腕部张力放大滑轮，且所述腕部上平面四角的所述腕部张力放大滑轮和所述腕部下平面四角的所述腕部张力放大滑轮一一对应形成四组腕关节传动机构；所述腕部下平面的背离所述腕部上平面的一侧设置有腕关节连接头和腕部导向滑轮，所述腕部导向滑轮设置有四组，并分别与四组所述腕关节传动机构对应；所述肘关节包括能够实现肘关节单自由度转动的共轭齿轮传动机构，所述共轭齿轮传动机构的前端与所述腕关节连接头连接；所述共轭齿轮传动机构包括共轭齿轮和肘部连接架，所述共轭齿轮设置有两对，每对所述共轭齿轮中的两个所述共轭齿轮同轴布置，两对所述共轭齿轮前后布置，且两对所述共轭齿轮中的所述共轭齿轮一一对应且相互啮合；每对所述共轭齿轮中的两个所述共轭齿轮之间均连接有两个肘关节张力放大滑轮，两对所述共轭齿轮之间的所述肘关节张力放大滑轮一一对应形成两对所述肘关节张力放大滑轮，所述肘关节绕线轮上反向缠绕有两根绳索，两根绳索分别与两对所述肘关节张力放大滑轮缠绕连接，当其中一对所述肘关节张力放大滑轮中的两个所述肘关节张力放大滑轮在绳索的牵引作用下相互靠近时，另一对所述肘关节张力放大滑轮中的两个所述肘关节张力放大滑轮相互远离；每相互啮合的两个所述共轭齿轮之间均通过所述肘部连接架相连，且所述肘部连接架的两端分别与相连的两个所述共轭齿轮的中心转动连接；所述驱动部分包括驱动部分框架、肘关节驱动电机和腕关节驱动电机，所述驱动部分框架为中心轴垂直于前后方向设置的矩形框架，所述驱动部分框架的前端通过肘关节连接头与所述共轭齿轮传动机构的后端连接，所述肘关节连接头包括一对平行间隔排布的前侧安装板，所述前侧安装板的前端与所述共轭齿轮传动机构的后端连接，所述前侧安装板的后端与所述驱动部分框架的前端板连接，所述肘关节驱动电机设置于所述驱动部分框架内，所述肘关节驱动电机的输出轴连接有肘关节绕线轮，所述肘关节绕线轮上缠绕的绳索与所述肘关节张力放大滑轮缠绕连接，以驱动所述共轭齿轮传动机构动作；所述腕关节驱动电机设置于所述驱动部分框架内，所述腕关节驱动电机设置有两对，任意一对所述腕关节驱动电机中的两个所述腕关节驱动电机均沿所述中心轴的延伸方向布置，且任意一对所述腕关节驱动电机中的两个所述腕关节驱动电机的输出轴分别贯穿所述矩形框架的两侧面设置，两对所述腕关节驱动电机由前至后排布，且两对所述腕关节驱动电机呈中心对称布置，任意一所述腕关节驱动电机上连接的所述腕关节绕线轮均位于所述矩形框架的外侧；其中，一对所述腕关节驱动电机驱动的两根绳索分别绕经所述腕部导向滑轮，与呈对角布置的两组所述腕关节传动机构相连，另一对所述腕关节驱动电机驱动的两根绳索分别绕经所述腕部导向滑轮，与另外呈对角布置的两组所述腕关节传动机构相连，任意一所述腕关节驱动电机的输出轴均连接有腕关节绕线轮，四个所述腕关节驱动电机上的所述腕关节绕线轮上缠绕的绳索分别依次绕经相对应的所述腕部导向滑轮、所述腕部下平面上的所述腕部张力放大滑轮和所述腕部上平面上的所述腕部张力放大滑轮，以驱动所述腕关节动作；所述腕关节走线及导向轮组包括第一电机导向滑轮、第一走线导向滑轮、第二走线导向滑轮、第三走线导向滑轮、肘部导向滑轮和第四走线导向滑轮，所述第一电机导向滑轮设置于所述矩形框架的外侧后部，且位于同一侧两组所述腕关节绕线轮之间，所述腕关节绕线轮的轴线与所述第一电机导向滑轮的轴线平行，且均垂直于所述中心轴；所述第一走线导向滑轮设置于所述矩形框架的外侧前部，且所述第一走线导向滑轮的轴线平行于所述中心轴；所述第二走线导向滑轮设置于所述矩形框架的前端板外侧，并位于所述前侧安装板的外侧，且所述第二走线导向滑轮的轴线平行于所述中心轴；所述第三走线导向滑轮设置于所述前侧安装板的外侧，所述第三走线导向滑轮的轴线平行于所述腕关节绕线轮的轴线；所述肘部导向滑轮安装于所述共轭齿轮的外侧，所述肘部导向滑轮的轴线平行于所述腕关节绕线轮的轴线；所述第四走线导向滑轮设置于所述腕关节连接头的外侧，所述第四走线导向滑轮的轴线平行于所述腕关节绕线轮的轴线；所述绳驱动肘腕关节模块的两侧均设置有所述腕关节走线及导向轮组，且所述绳驱动肘腕关节模块两侧的所述腕关节走线及导向轮组对称分布；其中，与所述腕关节相连的绳索位于与所述肘关节张力放大滑轮相连的绳索的外周。

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