本發(fā)明涉及并聯(lián)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防索虛牽的裝置及包含該裝置的冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人。

背景技術(shù)：

索并聯(lián)機構(gòu)的研究與應(yīng)用起源于上世紀80年代末期，是并聯(lián)機構(gòu)中的一種特殊柔性機構(gòu)，其驅(qū)動支鏈為柔性索。索并聯(lián)機構(gòu)相較于剛性桿支撐并聯(lián)機構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，工作空間大，高負載能力，易拆裝，可重組，模塊化程度高和運動速度快等優(yōu)點。

然而，由于繩索只能承受拉力無法承受壓力，索并聯(lián)機構(gòu)的構(gòu)型受到諸多限制。為了保證繩索的終端運動的完全約束，繩索的數(shù)量必須多于終端自由度數(shù)目，從而引入冗余驅(qū)動和索虛牽的問題。索處于虛牽狀態(tài)時，容易導(dǎo)致索的張力極不均勻，控制困難。目前，解決這個問題有兩種辦法：一是讓繩索成對拉結(jié)構(gòu)，以保證繩索始終張緊；二是在控制系統(tǒng)中加入索力檢測和調(diào)整模塊。前者繩索較多不利于應(yīng)用，后者常采用力傳感器解決這個問題，但這個方法接線復(fù)雜，需要考慮安裝位置，且費用較高，需要專門的供電線路對力傳感器進行供電。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種防索虛牽的裝置及包含該裝置的冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人，通過霍爾器件對索力的檢測，相對于現(xiàn)有技術(shù)，模塊化程度高，結(jié)構(gòu)簡單可靠，安裝實施方便。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種防索虛牽裝置包括外殼、彈簧、霍爾器件、永磁體以及由鐵磁材料制成的內(nèi)筒；所述內(nèi)筒上設(shè)有一檢測缺口；所述彈簧的上、下兩端都系在索上，彈簧的長度隨著索的張緊力的增大同步增長；彈簧可導(dǎo)電，其上端與外殼固結(jié)，下端與內(nèi)筒固結(jié)；內(nèi)筒部分置于外殼內(nèi)，隨著彈簧的伸長與壓縮，內(nèi)筒相對外殼上下滑動；所述外殼上固設(shè)有霍爾器件，霍爾器件背面設(shè)置一個永磁體；霍爾器件通過檢測缺口的位置變化而識別索的張緊程度。

作為本發(fā)明的改進，一種防索虛牽裝置還包括充電模塊，彈簧可以導(dǎo)電，并且彈簧上設(shè)有導(dǎo)線和充電模塊，三者形成閉合的導(dǎo)線回路；索的索力變化帶來彈簧的伸長與壓縮，彈簧的伸長與壓縮會切割磁力線而形成電流，此電流給充電模塊充電；充電模塊供電給霍爾器件。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述外殼上設(shè)置有至少兩組霍爾器件，其中第一組的安裝位置對應(yīng)索力為最小張緊力時檢測缺口的位置，第二組的安裝位置對應(yīng)索力為允許最大值時檢測缺口的位置。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述外殼上設(shè)置有四組霍爾器件。

本發(fā)明還提供了一種包含防索虛牽裝置的冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人，包括終端動平臺，多組帶驅(qū)動的索，其特征在于：每組索上均串聯(lián)有一個防索虛牽裝置。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下特點：

本發(fā)明采用霍爾器件，霍爾器件是一種基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，具有許多優(yōu)點，它們的結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等的污染或腐蝕，本發(fā)明通過霍爾器件對索力進行檢測，相對于，模塊化程度高，結(jié)構(gòu)簡單可靠，安裝實施方便，而且可以利用可導(dǎo)電的彈簧的伸縮運動切割磁力線產(chǎn)生電力并給充電模塊充電，充電模塊進而供電給霍爾器件，從而檢測索力變化時不需要外界電源參與，特別適合安裝環(huán)境復(fù)雜多變的情況。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是一種防索虛牽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是一種可自供電的防索虛牽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是包含防索虛牽裝置的冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-終端動平臺，2-索，3-防虛牽裝置，31-導(dǎo)線，32-充電模塊，33-外殼，34-彈簧，35-霍爾器件，36-永磁體，37-內(nèi)筒，371-檢測缺口。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

如圖1所示的是一種防索虛牽裝置，包括外殼33、彈簧34、霍爾器件35、永磁體36以及由鐵磁材料制成的內(nèi)筒37；內(nèi)筒37的外側(cè)壁上設(shè)有一檢測缺口371；彈簧34的上端穿過外殼33的頂部系在索2上，下端穿過內(nèi)筒37的底部系在索2上，彈簧34的長度隨著索2的張緊力的增大同步增長；可導(dǎo)電彈簧34的上端與外殼33固結(jié)，下端與內(nèi)筒37固結(jié)；內(nèi)筒37部分置于外殼33內(nèi)，隨著彈簧34的伸長與壓縮，內(nèi)筒37相對外殼33上下滑動；所述外殼33上設(shè)置有霍爾器件35，霍爾器件35背面設(shè)置一個永磁體36；霍爾器件35通過檢測缺口371的位置變化而識別索2的張緊程度?；魻柶骷且环N基于霍爾效應(yīng)的磁傳感器，具有許多優(yōu)點，其結(jié)構(gòu)牢固，體積小，重量輕，壽命長，安裝方便，功耗小，頻率高(可達1MHZ)，耐震動，不怕灰塵、油污、水汽及鹽霧等污染或腐蝕。本實施方案通過霍爾器件對索力的檢測，并通過檢測缺口位置的變化判斷索的張緊情況以及是否虛牽，相對于現(xiàn)有技術(shù)，模塊化程度高，結(jié)構(gòu)簡單可靠，安裝實施方便。

如圖2所示，作為本發(fā)明的另一實施例，一種防索虛牽裝置還包括充電模塊32，彈簧34可以導(dǎo)電，并且彈簧34、導(dǎo)線31和充電模塊32三者形成閉合的導(dǎo)線回路；索2的索力變化帶來彈簧34的伸長與壓縮，彈簧34的伸長與壓縮會切割磁力線而形成電流，此電流給充電模塊32充電；充電模塊32給霍爾器件35供電。充電模塊用現(xiàn)有技術(shù)即可制成，如一個可充電電池加上一個能利用切割磁力線發(fā)電并能給充電電池充電的簡單電路。充電電池給霍爾器件供電，也接受彈簧切割磁力線的發(fā)電。因此，本實施方案不需要外界給霍爾器件供電即可實現(xiàn)對索力的檢測，適用于一些工作環(huán)境復(fù)雜的特殊領(lǐng)域。所述外殼33上設(shè)置有至少兩組霍爾器件35，其中第一組的安裝位置對應(yīng)索力為最小張緊力時檢測缺口371的位置，第二組的安裝位置對應(yīng)索力為允許最大值時檢測缺口371的位置。兩組霍爾器件即可以檢測出索力為最小張緊力的狀態(tài)，避免虛牽，又可以檢測出索力最大允許值的狀態(tài)，避免索被拉斷產(chǎn)生事故。本實施例的基本原理是，可導(dǎo)電的彈簧的伸縮運動切割磁力線產(chǎn)生電力并給充電模塊充電，充電模塊供電給霍爾器件并通過檢測缺口位置的變化以判斷索的張緊情況，霍爾元件可以采用藍牙等無線方式發(fā)射信號，如有振蕩通過添加阻尼器避免系統(tǒng)振蕩；本發(fā)明檢測索力變化時不需要外界電源參與，特別適合安裝環(huán)境復(fù)雜多變的情況。

由于冗余驅(qū)動機器人不可避免存在多余索，在索力分配過程中，經(jīng)常會發(fā)生個別索索力為最小張緊力從而虛牽的的情況，且冗余機器人的虛牽索經(jīng)常變化，也即各索的索力變化都較大，彈簧伸長與壓縮的變化也較其他并聯(lián)機器人劇烈，因而在切割磁力線帶來的電力也比較可觀?；诖耍景l(fā)明的防索虛牽裝置特別適合于冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人，如圖3示意了一種包含防索虛牽裝置3的實施方案，包括終端動平臺1，多組帶驅(qū)動的索2，每組索2上均串聯(lián)有一個防索虛牽裝置3。另外，如發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)振蕩，可通過添加阻尼器避免。

最后應(yīng)說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換都在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。如本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以根據(jù)霍爾效應(yīng)原理，將永磁體固設(shè)在內(nèi)筒上，霍爾器件設(shè)置在外殼上的適當位置，霍爾器件檢測磁場的變化來識別內(nèi)筒的位置，從而知道索力的張緊程度；各組索的充電模塊也可串聯(lián)起來進行供電。這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的精神和范圍。