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申请/专利权人：中国地质大学(武汉)

摘要：本发明提出一种具有滑轮组重力补偿机构的轻型超长可完全折展机械臂，属于机器人技术领域；包括机架、动平台、末端执行器、若干个驱动电机以及串联连接在机架与动平台之间的多个机械臂模块，每个机械臂模块结构相同；本发明采用五节机械臂串联机构构型，每一节机械臂拥有两个自由度，能够实现完全折展，每一节机械臂均安装滑轮组的弹簧绳轮重力补偿机构减少驱动器质量以及安装阻尼伸缩杆机构提高机构稳定性；所提出的机器人结构紧凑、工作空间大、刚度高，冗余驱动，可在高约束、多障碍的非结构化环境工作，在管道检测、航天器、以及核设施等设备的日常监测及维护维修方面具有良好应用前景。

主权项：1.一种具有滑轮组重力补偿机构的轻型超长可折展机械臂，包括机架、动平台、末端执行器、驱动电机以及串联连接在机架与动平台之间的多个机械臂模块，其特征在于：第一节机械臂、第二节机械臂、第三节机械臂、第四节机械臂、第五节机械臂结构相同；第一节机械臂从机架到第二节机械臂顺序连接有驱动电机一、法兰盘一、并联的平行四边形机构一与平行四边形机构二、驱动电机二、法兰盘二、安装在两平行四边形机构上杆与第一节机械臂上底座的重力补偿机构以及减震机构；所述驱动电机一固定在基座上，法兰盘一通过转动副一与驱动电机一连接，法兰盘一与第一节机械臂下底座固定；所述基座上安装电机一来驱动法兰盘一的转动；第一节机械臂下底座安装电机二驱动驱动长杆一，第一节机械臂上底座安装电机三分别驱动法兰盘二的转动，法兰盘二与第二节机械臂下底座固定连接；所述平行四边形机构一由第一节机械臂下底座、驱动长杆一、第一节机械臂上底座和从动长杆一构成，所述驱动长杆一通过转动副二与第一节机械臂下底座连接，所述第一节机械臂上底座通过转动副五与驱动长杆一连接，所述从动长杆一分别通过转动副四和转动副三与第一节机械臂上底座和第一节机械臂下底座连接；所述平行四边形机构二由第一节机械臂下底座、平行四边形长杆一、第一节机械臂上底座和平行四边形长杆二构成，所述平行四边形长杆一通过转动副六与第一节机械臂下底座连接，所述第一节机械臂上底座通过转动副九与平行四边形长杆一连接，所述平行四边形长杆二分别通过转动副八和转动副七与第一节机械臂上底座和第一节机械臂下底座连接，平行四边形机构一和平行四边形机构二共用第一节机械臂下底座和第一节机械臂上底座；所述重力补偿机构由弹簧固定连接件、弹簧、钢丝绳、滑轮固定连接件一、滑轮一、滑轮固定连接件二以及滑轮二构成，所述弹簧固定连接件分别与驱动长杆一和平行四边形长杆一固定于B、D两点，滑轮固定连接件一分别与驱动长杆一和平行四边形长杆一固定于A、C两点，滑轮固定连接件二与第一节机械臂上底座两侧结构固定，所述弹簧的一端固定于弹簧固定连接件的中点，另一端连接钢丝绳的起点，钢丝绳绕过滑轮一，终点固定于滑轮二上，所述滑轮一和滑轮二分别固定于滑轮固定连接件一和滑轮固定连接件二的中点；所述减震机构由平行四边形连接件三、阻尼伸缩杆固定件以及安装在两连杆之间的两个阻尼伸缩机构组成，所述两个阻尼伸缩机构完全相同且对称分布在两平行四边形机构、内侧，其中一个阻尼伸缩机构由阻尼伸缩缸和阻尼伸缩杆构成，所述阻尼伸缩缸通过转动副十与平行四边形连接件三连接，所述阻尼伸缩缸通过移动副与阻尼伸缩杆连接，所述阻尼伸缩杆通过转动副十一与阻尼伸缩杆固定件连接；所述转动副一轴线垂直于机架上下平面，平行四边形机构一所在的平面平行于平行四边形机构二所在的平面，转动副二和转动副六轴线重合，转动副三和转动副七轴线重合，转动副五和转动副九轴线重合，转动副四和转动副八轴线重合；所述弹簧拉伸轴线垂直于转动副二并与驱动长杆一和平行四边形长杆一的轴线方向平行，滑轮一固定于滑轮固定连接件一中间，滑轮一转动轴线与转动副二平行，滑轮二固定于滑轮固定连接件二的中点，滑轮二转动轴线与转动副二平行；所述转动副十轴线与转动副四轴线重合，转动副十一轴线与转动副十的轴线平行，移动副轴线方向与转动副十轴线垂直并分别与驱动长杆一和平行四边形长杆一的轴线方向平行；第二节机械臂、第三节机械臂、第四节机械臂、第五节机械臂结构与第一节机械臂结构完全相同，第二节机械臂安装电机四和电机五，第三节机械臂安装电机六和电机七，第四节机械臂安装电机八和电机九，第五节机械臂安装电机十和电机十一，末端第五节机械臂上的电机十一驱动末端执行器在动平台上实现整周回转，根据工作要求可安装视觉检测系统、装配加工执行器等。

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