绳驱动式球坐标机器人
专利汇可以提供绳驱动式球坐标机器人专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及 机器人 技术领域，具体公开了一种绳驱动式球坐标机器人，包括转台、转架、第一 电机 、第二电机、第一 连杆 、第二连杆、 末端执行器 、第一 滑轮 、第二滑轮、第三滑轮、第四滑轮、第一销轴、第二销轴、第一传动绳和第二传动绳，第一电机设在转架的一侧，其电机轴与第一连杆的一端固定连接，第一连杆的另一端通过第一销轴与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端通过第二销轴与第四滑轮转动连接，第二电机设在转架另一侧，第一滑轮固定连接在第二电机的电机轴上，第二滑轮转动连接在第一销轴上且与第二连杆固定连接，第三滑轮转动连接在第一销轴上且与第一连杆固定连接。本发明具有体积小、惯量低、运动灵活和成本低的优点。，下面是绳驱动式球坐标机器人专利的具体信息内容。
1.一种绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，包括转台(1)、转架(2)、第一电机(3)、第二电机(4)、第一连杆(5)、第二连杆(6)、末端执行器(7)、第一滑轮(8)、第二滑轮(9)、第三滑轮(10)、第四滑轮(11)、第一销轴(15)、第二销轴(16)、第一传动绳(20)和第二传动绳(21)，所述转台(1)包括固定设置的底座以及能够相对于所述底座绕竖直轴转动的动平台，所述转架(2)固定连接在所述动平台上，所述第一电机(3)设在所述转架(2)的一侧，其电机轴与所述第一连杆(5)的一端固定连接，所述第一连杆(5)的另一端通过所述第一销轴(15)与所述第二连杆(6)的一端转动连接，所述第二连杆(6)的另一端通过所述第二销轴(16)与所述第四滑轮(11)转动连接，所述末端执行器(7)固定连接在所述第四滑轮(11)上，所述第二电机(4)设在所述转架(2)的另一侧，其电机轴的轴线与所述第一电机(3)的电机轴的轴线重合，所述第一滑轮(8)固定连接在所述第二电机(4)的电机轴上，所述第二滑轮(9)转动连接在所述第一销轴(15)上且与所述第二连杆(6)固定连接，所述第一滑轮(8)与所述第二滑轮(9)通过闭环的所述第一传动绳(20)进行传动，所述第三滑轮(10)转动连接在所述第一销轴(15)上且与所述第一连杆(5)固定连接，所述第三滑轮(10)与所述第四滑轮(11)通过闭环的所述第二传动绳(21)进行传动。
2.根据权利要求1所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述第一滑轮(8)的凹槽部分的直径与所述第二滑轮(9)的凹槽部分的直径相同，所述第三滑轮(10)的凹槽部分的直径与所述第二滑轮(9)的凹槽部分的直径相同，所述第四滑轮(11)的凹槽部分的直径是所述第三滑轮(10)的凹槽部分的直径的二倍。
3.根据权利要求1所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述转架(2)为U形板，所述转架(2)的下端通过螺钉与所述动平台的上端固定连接。
4.根据权利要求3所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述第一电机(3)通过螺钉固定连接在所述转架(2)的一侧，所述转架(2)的一侧设有与所述第一电机(3)的电机轴对应的通孔，所述第二电机(4)通过螺钉固定在所述转架(2)的另一侧，所述转架(2)的另一侧设有与所述第二电机(4)的电机轴对应的通孔。
5.根据权利要求4所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，还包括交叉滚子轴承(12)，所述第一连杆(5)通过所述交叉滚子轴承(12)与所述转架(2)转动连接，所述第一电机(3)的电机轴依次穿过所述转架(2)和交叉滚子轴承(12)后与所述第一连杆(5)通过紧定螺钉固定连接，所述交叉滚子轴承(12)的外圈通过螺钉与所述第一连杆(5)固定连接，所述交叉滚子轴承(12)的内圈通过螺钉固定连接在所述转架(2)上。
6.根据权利要求4所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述第二电机(4)的电机轴穿过所述转架(2)后与所述第一滑轮(8)通过膨胀套固定连接。
7.根据权利要求1所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述第一连杆(5)、第三滑轮(10)、第二滑轮(9)和第二连杆(6)均通过轴承与第一销轴(15)连接，所述第二滑轮(9)通过螺钉与所述第二连杆(6)固定连接，所述第三滑轮(10)与轴承的外圈通过过盈配合进行固定连接，所述第一销轴(15)的一端设有轴肩，另一端设有螺纹孔且通过所述螺纹孔与紧定螺钉配合。
8.根据权利要求1所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述第四滑轮(11)和第二连杆(6)均通过轴承与所述第二销轴(16)连接，所述末端执行器(7)通过螺钉与所述第四滑轮(11)固定连接，所述第四滑轮(11)与轴承的外圈通过过盈配合进行固定连接，所述第二销轴(16)的一端设有轴肩，另一端设有螺纹孔且通过所述螺纹孔与紧定螺钉配合。
9.根据权利要求1所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，还包括结构相同的第一张紧模块(13)和第二张紧模块(14)，所述第一张紧模块(13)和第二张紧模块(14)分别设在所述第一连杆(5)和第二连杆(6)上，所述第一张紧模块(13)和第二张紧模块(14)均包含张紧滑轮、张紧轴承、张紧轴、张紧套筒和紧定螺钉，所述张紧滑轮与所述张紧轴承的外圈通过过盈配合进行固定连接，所述张紧轴承的内圈与所述张紧轴通过过盈配合进行固定连接，两个所述张紧轴分别穿过所述第一连杆(5)和第二连杆(6)中部的长条孔，通过所述套筒和紧定螺钉进行轴向固定。
10.根据权利要求1-9中任何一项所述的绳驱动式球坐标机器人，其特征在于，所述末端执行器(7)设有喷头。
绳驱动式球坐标机器人
技术领域
背景技术
的径向。球坐标机器人一般用于半球形穹顶内壁或半球形容器的清洗和喷漆。现有技术中
的球坐标机器人，虽然能基本满足完成清洗和喷涂等工作的要求，但是其仍然具有体积大、
惯量高、运动不灵活和成本高的缺点。
发明内容
以及能够相对于所述底座绕竖直轴转动的动平台，所述转架固定连接在所述动平台上，所
述第一电机设在所述转架的一侧，其电机轴与所述第一连杆的一端固定连接，所述第一连
杆的另一端通过所述第一销轴与所述第二连杆的一端转动连接，所述第二连杆的另一端通
过所述第二销轴与所述第四滑轮转动连接，所述末端执行器固定连接在所述第四滑轮上，
所述第二电机设在所述转架的另一侧，其电机轴的轴线与所述第一电机的电机轴的轴线重
合，所述第一滑轮固定连接在所述第二电机的电机轴上，所述第二滑轮转动连接在所述第
一销轴上且与所述第二连杆固定连接，所述第一滑轮与所述第二滑轮通过闭环的所述第一
传动绳进行传动，所述第三滑轮转动连接在所述第一销轴上且与所述第一连杆固定连接，
所述第三滑轮与所述第四滑轮通过闭环的所述第二传动绳进行传动。
轮的凹槽部分的直径是所述第三滑轮的凹槽部分的直径的二倍。
侧，所述转架的另一侧设有与所述第二电机的电机轴对应的通孔。
过紧定螺钉固定连接，所述交叉滚子轴承的外圈通过螺钉与所述第一连杆固定连接，所述
交叉滚子轴承的内圈通过螺钉固定连接在所述转架上。
盈配合进行固定连接，所述第一销轴的一端设有轴肩，另一端设有螺纹孔且通过所述螺纹
孔与紧定螺钉配合。
定连接，所述第二销轴的一端设有轴肩，另一端设有螺纹孔且通过所述螺纹孔与紧定螺钉
配合。
包含张紧滑轮、张紧轴承、张紧轴、张紧套筒和紧定螺钉，所述张紧滑轮与所述张紧轴承的
外圈通过过盈配合进行固定连接，所述张紧轴承的内圈与所述张紧轴通过过盈配合进行固
定连接，两个所述张紧轴分别穿过所述第一连杆和第二连杆中部的长条孔，通过所述套筒
和紧定螺钉进行轴向固定。
器绕第一转动副所在轴线转动，并沿径向移动，即通过两组钢丝绳传动使末端执行器的轴
线始终沿球体的径向，同时避免在第二转动副处和第三转动副处安装电机，这种绳驱动式
球坐标机器人具有体积小、惯量低、运动灵活和成本低的优点。
附图说明
具体实施方式
本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
发明中的具体含义。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个
以上。
座以及能够相对于底座绕竖直轴转动的动平台，转架2固定连接在动平台上，第一电机3设
在转架2的一侧，其电机轴与第一连杆5的一端固定连接，第一连杆5的另一端通过第一销轴
15与第二连杆6的一端转动连接，第二连杆6的另一端通过第二销轴16与第四滑轮11转动连
接，末端执行器7固定连接在第四滑轮11上，第二电机4设在转架2的另一侧，其电机轴的轴
线与第一电机3的电机轴的轴线重合，第一滑轮8与第一连杆5在轴向存在间隙，两者的运动
为独立同轴运动，第一滑轮8固定连接在第二电机4的电机轴上，第二滑轮9转动连接在第一
销轴15上且与第二连杆6固定连接，第一滑轮8与第二滑轮9通过闭环的第一传动绳20进行
传动，第三滑轮10转动连接在第一销轴15上且与第一连杆5固定连接，第三滑轮10与第四滑
轮11通过闭环的第二传动绳21进行传动。末端执行器7设有喷头。如图4-7所示，本实施例的
绳驱动式球坐标机器人在工作时有一个中心，即第一销轴15的轴线。
滑轮9的凹槽部分的直径相同，第四滑轮11的凹槽部分的直径是第三滑轮10的凹槽部分的
直径的二倍，构成第二绳传动模块，第三滑轮与第四滑轮的转速之比为2:1，方向相同。
机4通过螺钉固定在转架2的另一侧，转架2的另一侧设有与第二电机4的电机轴对应的通
孔。还包括交叉滚子轴承12，第一连杆5通过交叉滚子轴承12与转架2转动连接，第一电机3
的电机轴依次穿过转架2和交叉滚子轴承12后与第一连杆5通过紧定螺钉固定连接，此处为
第一转动副，交叉滚子轴承12的外圈通过螺钉与第一连杆5固定连接，交叉滚子轴承12的内
圈通过螺钉固定连接在转架2上。第二电机4的电机轴穿过转架2后与第一滑轮8通过膨胀套
固定连接。
圈通过过盈配合进行固定连接，第一销轴15的一端设有轴肩，另一端设有螺纹孔且通过螺
纹孔与紧定螺钉17配合，可以防止零件的轴向移动。第四滑轮11和第二连杆6均通过轴承与
第二销轴16连接，此处为第三转动副，末端执行器7通过螺钉与第四滑轮11固定连接，第四
滑轮11与轴承的外圈通过过盈配合进行固定连接，第二销轴16的一端设有轴肩，另一端设
有螺纹孔且通过螺纹孔与紧定螺钉18配合，可以防止零件的轴向移动。
紧滑轮、张紧轴承、张紧轴、张紧套筒和紧定螺钉，张紧滑轮与张紧轴承的外圈通过过盈配
合进行固定连接，张紧轴承的内圈与张紧轴通过过盈配合进行固定连接，两个张紧轴分别
穿过第一连杆5和第二连杆6中部的长条孔，通过套筒和紧定螺钉进行轴向固定，通过调整
张紧轴在长条孔中的位置，可以对第一绳传动模块和第二绳传动模块进行张紧。
时针为正。初始时a和c为正，b为负。第一滑轮相对于转架的X轴的转速为d；由于第二滑轮与
第二连杆固连，因此第二滑轮相对于转架的X轴的转速为a+c；第三滑轮与第一连杆固连，因
此第三滑轮相对于转架的X轴的转速为a；由于第四滑轮与末端执行器固连，因此第四滑轮
相对于转架的X轴的转速为a+b+c。根据周转轮系的传动公式可知第一绳传动模块中的各转
速需满足：d-a＝(a+c)-a，因此d＝a+c。第二绳传动模块中各转速需满足：a-(a+b)＝2*((a+
b+c)-(a+b))，因此c＝-0.5*b，因此末端执行器相对于转架的X轴的转速为a+b+c＝a+b-
0.5*b＝a+0.5*b，假设初始时刻t为0时，转架的X轴、第一连杆的X轴、第二连杆的X轴共线，
则经过一段时间后，末端执行器相对于转架的X轴的转角为a对时间的积分加上0.5倍b对时
间的积分。
行器的X轴重合，即末端执行器的X轴始终沿着径向伸缩。
器绕第一转动副所在轴线转动，并沿径向移动，即通过两组钢丝绳传动使末端执行器的轴
线始终沿球体的径向，同时避免在第二转动副处和第三转动副处安装电机，这种绳驱动式
球坐标机器人具有体积小、惯量低、运动灵活和成本低的优点。
择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员
能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
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