一种模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂及装卸方法

本发明涉及机械臂领域，尤其涉及一种模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂及装卸方法。

背景技术：

1、绳驱联动柔性机械臂采用机电分离、绳簇主被动混合驱动的结构，电机后置并通过绳簇进行远程动力传输，具有体型细长、运动灵活且电机数目少、刚度和负载能力高、环境适应能力强等特点，在航空航天、民用充电等多类领域具有重要的应用价值。但是，由于绳驱联动柔性机械臂在通过绳簇远程动力传输时，其运动需要由电机通过驱动绳、滑块、走线孔等传递到机械臂上的运动副，一方面整体的传动链路较长，不方便安装和拆卸，另一方面传动链路上的机构紧密，对于其中部件不能实现独立更换，维修维护过程中往往需要整机拆卸，带来了极大的工作量。绳驱联动柔性机械臂不易安装和维修维护的问题极大的限制了绳驱联动柔性机械臂的开发调试速度和在实际场景的应用。

技术实现思路

1、本发明提供一种模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂及装卸方法，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

2、本发明的技术方案为一种模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂，包括依次连接的驱动箱和操作臂，

3、所述驱动箱包括主体支承模块和用于驱动机械臂直线运动的驱动模块，所述驱动模块设置在所述主体支承模块上；

4、所述操作臂包括依次连接的更换模块和臂段模块，所述更换模块设置在所述主体支承模块内，所述臂段模块设置在所述主体支承模块外；

5、所述驱动模块上还包括可更换机构，所述驱动模块和所述更换模块分别与所述可更换机构连接。

6、进一步，所述主体支承模块包括上板、下板和多块支承板，所述支承板设置在所述上板和所述下板之间，

7、所述上板与所述支承板连接的一侧设置有多个第一槽口，所述下板与所述支承板连接的一侧设置有多个第二槽口，所述第一槽口和所述第二槽口设置的位置相对应，所述支承板的上侧可选与第一槽口连接，所述支承板的下侧与第一槽口位置相对应的第二槽口连接，

8、所述上板的中部设置有用于安装所述操作臂的插入孔；

9、所述支承板上设置有镂空区。

10、进一步，所述驱动模块包括依次连接的电机驱动器、电机、电机安装座、联轴器、第一丝杠安装座、丝杠导轨机构和第二丝杠安装座，所述丝杠导轨机构包括丝杠、导轨、滑块和连接块；

11、所述驱动模块通过电机安装座、第一丝杠安装座和第二丝杠安装座固定于支承板上；

12、所述丝杠的第一端穿过所述第一丝杠安装座与联轴器连接，所述丝杠的第二端与所述第二丝杠安装座连接，所述导轨设置在支承板上 ，所述滑块设置在所述导轨上，所述连接块与所述丝杠形成螺旋副，所述连接块的第一端固定在所述滑块上，所述连接块的第二端与所述更换模块连接。

13、进一步，所述臂段模块包括依次连接的基座和联动关节段，所述联动关节段包括多组依次交替连接的中心块和连杆；

14、所述中心块为机械臂的运动副，每个中心块上包括正交设置的第一旋转轴和第二旋转轴；

15、与同一个所述连杆两端连接的两个中心块通过一组套管、一组大“8”字联动机构和一组小“8”字联动机构连接，大“8”字联动机构和小“8”字联动机构均基于拮抗原理实现与同一个所述连杆两端连接的两个中心块在相同运动方向上的转角相同，其中，

16、小“8”字联动机构包括布置于中心块两侧的第一小“8”字联动绳和第二小“8”字联动绳；

17、大“8”字联动机构包括第一大“8”字联动绳、第二大“8”字联动绳、第一套管和第二套管，所述第一套管和所述第二套管布置于所述连杆内。

18、进一步，所述联动关节段包括依次连接的第一中心块、第一连杆、第二中心块、第二连杆、第三中心块、第三连杆、第四中心块和第四连杆，所述第一中心块的第一端与所述基座连接。

19、进一步，所述更换模块包括依次连接的保持架、上连接板、支柱和滑轮座，还包括套设在所述支柱上的连接挡块，所述连接挡块上设置有连接端子，所述连接端子和所述保持架之间设置有驱动绳，所述连接端子和所述滑轮座之间设置有弹性皮筋，

20、所述保持架的顶部通过螺纹紧固件与基座连接，所述上连接板上设置有过线槽，所述驱动绳穿过所述过线槽后通过压铸螺纹头与所述连接端子的顶端连接，

21、所述连接端子的下端还设置有第一螺钉，所述弹性皮筋的上端通过所述第一螺钉与所述连接端子固定，所述弹性皮筋的下端与所述滑轮座固定。

22、进一步，所述滑轮座包括滑轮座上板和滑轮座下板，

23、所述滑轮座下板的外侧设置了多个滑轮，弹性皮筋的第二端穿过滑轮后固定在所述滑轮座下板的线槽内，所述滑轮座下板的线槽上还设置有用于固定所述弹性皮筋第二端的第二螺钉。

24、进一步，所述可更换机构包括左侧连杆、右侧连杆、中部连杆、拉伸弹簧、推杆、伸缩件和压缩弹簧；

25、所述驱动模块的连接块上设置有第一滑槽，所述第一滑槽上设置有第一销柱，所述第一销柱依次穿过所述左侧连杆的第一端、推杆的第一端和所述右侧连杆的第一端；

26、所述左侧连杆的第二端和所述右侧连杆的第二端分别与所述中部连杆连接，所述拉伸弹簧的第一端与所述驱动模块的连接块连接，所述拉伸弹簧的第二端与所述中部连杆的一端连接，所述中部连杆的中部与所述驱动模块的连接块连接，所述推杆的第二端通过所述压缩弹簧与所述伸缩件连接，所述伸缩件上设置有第二滑槽，所述第二滑槽上设置有第二销柱。

27、进一步，所述中部连杆的尾端设置有突出部，当所述中部连杆顺时针或逆时针旋转时，所述突出部与压铸螺纹头接触或脱离接触；

28、所述伸缩件的第二侧设置有伸出部，当所述驱动模块上的连接块靠近或远离所述更换模块的弹性皮筋时，所述弹性皮筋进入或离开所述伸出部。

29、进一步，本发明还提出一种模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂装卸方法，应用在所述的模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂上，所述的模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂装卸方法包括以下步骤：

30、s100、初始状态下，驱动箱和操作臂分离，驱动箱中，在拉伸弹簧的作用下，可更换机构处于脱离状态，此时推杆位于最左端，推杆和伸缩件的长度之和达到最大，伸缩件恰好完全收入连接块中，不会和其他部件发生碰撞；

31、s200、操作臂通过插入孔插入驱动箱，并通过螺纹紧固件固定；

32、s300、通过驱动模块的驱动连接块向上运动，直至中部连杆和连接端子接触，此后连接端子相对于连接块下压中部连杆，推杆向右运动，在压缩弹簧的作用下，推杆和伸缩件的长度之和达到最大，直至伸缩件与连接端子接触；

33、s400、伸缩件与连接端子接触后，随着连接块继续运动，连接端子在连接挡块的作用下保持直线运动，并向伸缩件提供向左的力，推杆和伸缩件的长度之和以保证不发生干涉；

34、s500、随着连接块继续运动，伸缩件失去向左的力，在压缩弹簧的作用下向右运动，卡入连接端子，即可实现连接；

35、s600、拆除过程中，驱动所有的连接块同时向上运动，此时驱动绳将失去预警力，而使得连接端子和伸缩件的连接脱落，为保证完全脱落，从保持架上拨动驱动绳，此时即可在卸下螺纹连接后，从驱动箱中抽出操作臂。

36、本发明的有益效果是：

37、所述的模块可更换绳簇驱动分段联动柔性机械臂实现了对于绳驱联动柔性机械臂的模块化拆分，降低了整体安装和拆卸的难度，同时改善了维修维护问题，解决整机拆卸问题。