本發(fā)明涉及并聯(lián)裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種防索并聯(lián)機器人虛牽的檢測裝置

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，甚至導(dǎo)致運動失控。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并聯(lián)機器人虛牽的檢測裝置，通過接近開關(guān)對索力進行檢測以及判斷是否虛牽，接線簡單，成本較低，適合各種復(fù)雜環(huán)境。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種防索并聯(lián)機器人虛牽的檢測裝置，包括外殼、內(nèi)筒、彈簧和接近開關(guān)；所述彈簧的上端固結(jié)在外殼頂部且與索連接，下端固結(jié)在內(nèi)筒底部且與索連接，彈簧的長度隨著索的張緊力的增大同步增長；所述內(nèi)筒部分置于外殼內(nèi)，隨著彈簧的伸長與縮短，內(nèi)筒相對外殼上下滑動；所述外殼上設(shè)置有接近開關(guān)，接近開關(guān)通過檢測內(nèi)筒的靠近而識別索的張緊程度。

優(yōu)選的，所述的接近開關(guān)為無源接近開關(guān)或霍爾接近開關(guān)或渦流式接近開關(guān)，所述內(nèi)筒含鐵質(zhì)材料體。

優(yōu)選的，所述的接近開關(guān)為光電接近開關(guān)。光電接近開關(guān)利用內(nèi)筒對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測內(nèi)筒的位置，判斷出索是否處于虛牽位置。

優(yōu)選的，所述的外殼上設(shè)置有至少兩組光電接近開關(guān)。

進一步改進，還包括設(shè)置在內(nèi)筒上端的永磁體和設(shè)置在外殼上的線圈，索的索力變化帶來彈簧的伸長與縮短，彈簧帶著內(nèi)筒上的永磁體切割磁力線而形成電流，此電流可給接近開關(guān)提供工作電源。

進一步改進，線圈設(shè)置在外殼的外壁上。

進一步改進，所述內(nèi)筒和外殼上均設(shè)有掛鉤，索通過索結(jié)形成的繩環(huán)掛在掛鉤上；與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過接近開關(guān)對索力進行檢測以及判斷是否虛牽，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，而且可以利用彈簧的伸縮運動切割磁力線產(chǎn)生電力而供電給接近開關(guān)，從而省卻外界電源參與，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是包含檢測裝置的冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是一種防索并聯(lián)機器人虛牽的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是檢測裝置的內(nèi)筒滑出外殼的狀態(tài)示意圖；

圖4是檢測裝置的內(nèi)筒滑進外殼的狀態(tài)示意圖；

圖5是另一種防索并聯(lián)機器人虛牽的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是再一種防索并聯(lián)機器人虛牽的檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是一種可自供電的防索虛牽裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-終端動平臺，2-索，21-索結(jié)(如鉛塊)，3-檢測裝置，31-接近開關(guān)，32-彈簧，33-外殼，34-內(nèi)筒,341-鐵質(zhì)材料，342-永磁體，35-線圈。

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，本圖示意了一種冗余索并聯(lián)機器人，包括終端動平臺1和多組索2。由于冗余索并聯(lián)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)生個別索索力為零從而虛牽的情況。本發(fā)明通過每組索2上均串聯(lián)有一個檢測裝置3，可以隨時檢測索力的變化情況從而有效避免虛牽現(xiàn)象。

如圖2所示的是檢測裝置3的結(jié)構(gòu)示意圖。檢測裝置3包括外殼33、內(nèi)筒34、彈簧32和接近開關(guān)31；彈簧32的上端固結(jié)在外殼33頂部，下端固結(jié)在內(nèi)筒上底部；彈簧32的長度隨著索2的張緊力的增大同步增長。如圖3和4所示，內(nèi)筒34部分置于外殼33內(nèi)，隨著彈簧32的伸長與縮短，內(nèi)筒34相對外殼33上下滑動；內(nèi)筒34和外殼33上均設(shè)有掛鉤，索2通過索結(jié)21形成的繩環(huán)掛在掛鉤上；通過繩環(huán)就不必破壞索，外殼33上設(shè)置有接近開關(guān)31，接近開關(guān)31通過檢測內(nèi)筒34的靠近而識別索的張緊程度。本發(fā)明相當于將檢測裝置3串聯(lián)在索2上，相比于現(xiàn)有技術(shù)，能夠更加直接有效地反映出索力的變化。

如圖5所示，接近開關(guān)31為無源接近開關(guān)或霍爾接近開關(guān)或渦流式接近開關(guān)，所述內(nèi)筒含鐵質(zhì)材料體341。無源接近開關(guān)不需要電源，通過磁力感應(yīng)控制開關(guān)的閉合狀態(tài)，當磁體或者鐵質(zhì)觸發(fā)器靠近開關(guān)磁場時，和開關(guān)內(nèi)部磁力作用控制閉合?；魻柦咏_關(guān)則是一種磁敏元件，當磁性物件移近霍爾接近開關(guān)時，開關(guān)檢測面上的霍爾元件因產(chǎn)生霍爾效應(yīng)而使開關(guān)內(nèi)部電路狀態(tài)發(fā)生變化，由此識別附近有磁性物體存在，進而控制開關(guān)的通或斷。采用霍爾接近開關(guān)，具有許多優(yōu)點，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。本實施方案通過接近開關(guān)對索力進行檢測以及判斷是否虛牽，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6所示，接近開關(guān)31也可為光電接近開關(guān)。光電接近開關(guān)利用內(nèi)筒34對光束的遮擋或反射，由同步回路選通電路，從而檢測內(nèi)筒34的位置，判斷出索是否處于虛牽位置。作為優(yōu)選，外殼33上設(shè)置有至少兩組光電接近開關(guān)。如設(shè)置兩組，則其中第一組的安裝位置對應(yīng)索力為零時的位置，第二組的安裝位置對應(yīng)索力為允許最大值時的位置。兩組光電接近開關(guān)即可以檢測出索力為零的狀態(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。

如圖7所示，作為本發(fā)明的另一實施例，檢測裝置還包括設(shè)置在內(nèi)筒34上端永磁體342和設(shè)置在外殼33上的線圈35。線圈35設(shè)置在外殼33的內(nèi)壁或外壁上，作為優(yōu)選，可如圖7所示，設(shè)置在外壁上。外殼33的材質(zhì)可以是金屬的，也可以是非金屬的，是金屬時，線圈布置在里面，不是金屬時，線圈布置在外面。

索2的索力變化帶來彈簧32的伸長與縮短，彈簧32帶著內(nèi)筒34上的永磁體342切割磁力線而形成電流，此電流可給接近開關(guān)31提供工作電源。本實施方案不需要外界給接近開關(guān)供電即可實現(xiàn)對索力的檢測，省卻外界電源參與，特別適合安裝環(huán)境復(fù)雜多變的情況。本實施例的基本原理是，彈簧的伸縮運動切割磁力線產(chǎn)生電力供電給接近開關(guān)并通過檢測判斷索的張緊情況，接近開關(guān)可以采用藍牙等無線方式發(fā)射信號，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。

由于索并聯(lián)機器人，尤其是應(yīng)用較多的冗余索并聯(lián)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，因而在切割磁力線發(fā)電方面表現(xiàn)優(yōu)良，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如圖1所示的冗余驅(qū)動并聯(lián)機器人。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)人員可以在本發(fā)明的基礎(chǔ)上稍作改進即可采用電容式接近開關(guān)，超聲波接近開關(guān)，微波接近開關(guān)等來測定索的張緊程度；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。