[0001] 本发明涉及机器人领域，更具体地说是一种绳索牵引的变刚度张拉机构。

[0002] 在机械臂和仿生领域，传统的关节一般是刚性铰链形式面接触的转动副。杆件之间有相对转动并产生直接机械接触，这必然会导致机械摩擦损失。一旦机构自由度增加，关节数量的增加必然导致机械效率的大幅下降。另外，驱动频率越高，这种现象就会越严重。对于仿生摆动推进机构或机械臂，为了适应不同场景，不仅要求转动关节能实现基本的转动功能，还要求其具备一定的柔性；能够对刚度实现在线调节且变刚度范围尽可能大；机械效率尽可能高；应易于拓展至多自由度；在控制方面尽量保持简单方便；因此需要一种结构紧凑、控制较为简单、机械摩擦小高柔顺性的机构。

[0029] 下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

[0030] 如图1至图5所示，为了达到“该机构结构紧凑，控制较为简单，极大减少了机械摩擦，保证了机构的高柔顺性”这一技术效果，下面对一种绳索牵引的变刚度张拉机构的结构和功能进行详细的说明；

[0031] 一种绳索牵引的变刚度张拉机构，包括安装框架1，所述安装框架1上固定连接有第一张拉构件2，安装框架1上固定连接有绳驱舵机3，绳驱舵机3的输出轴上固定连接有绳驱延展件4，绳驱延展件4的两端均固定连接有绳驱机构绳索7，第一张拉构件2的后端设置有多个并排设置的第二张拉构件8，位于最后侧的第二张拉构件8的后侧设置有第三张拉构件10，第三张拉构件10的后侧设置有第四张拉构件11，第一张拉构件2和第二张拉构件8的上下两端之间均设置有第一连接绳索15，第二张拉构件8和相邻的第二张拉构件8的上下两端之间均设置有第二连接绳索16，第二张拉构件8和第三张拉构件10的上下两端之间均设置有第三连接绳索17，第三张拉构件10和第四张拉构件11的上下两端之间均设置有第四拉紧绳索22，第二张拉构件8的上下两侧均固定连接有第一支撑臂9，两个第一支撑臂9和第一张拉构件2之间均设置有第一拉紧绳索19，两个第一支撑臂9和位于前侧相邻的第二张拉构件8之间均设置有第二拉紧绳索20，第三张拉构件10上固定连接有两个第二支撑臂23，两个第二支撑臂23和位于前侧相邻的第二张拉构件8之间均设置有第三拉紧绳索21，第四张拉构件11上固定连接有第二连接框25，第二连接框25和位于前侧相邻的第三张拉构件10的上下两侧之间均设置有第四拉紧绳索22，两个绳驱机构绳索7依次穿过第一张拉构件2和多个第二张拉构件8固定连接在第三张拉构件10的左右两侧；

[0032] 使用时，启动绳驱舵机3，绳驱舵机3的输出轴开始转动，绳驱舵机3的输出轴带动绳驱延展件4进行转动，绳驱延展件4带动两个绳驱机构绳索7进行运动，绳驱机构绳索7拉扯多个第二张拉构件8和第三张拉构件10进行运动，从而带动多个第二张拉构件8和第三张拉构件10进行弯曲或者摆动；

[0033] 所述安装框架1上固定连接有驱机构预张紧舵机5，驱机构预张紧舵机5的输出轴上固定连接有舵机臂6，舵机臂6上固定连接有第一弹簧连接绳索12，第一弹簧连接绳索12上固定连接有弹簧13，弹簧13上固定连接有第二弹簧连接绳索14，第三张拉构件10上固定连接有第一连接框24，第二弹簧连接绳索14穿过第一张拉构件2、多个第二张拉构件8和第一连接框24固定连接在第二连接框25上；

[0034] 启动绳驱机构预张紧舵机5，绳驱机构预张紧舵机5的输出轴开始转动，绳驱机构预张紧舵机5的输出轴带动舵机臂6进行运动，舵机臂6拉动第一弹簧连接绳索12进行运动，第一弹簧连接绳索12带动弹簧13进行运动，进而调整弹簧13的预紧力，进而调整张拉机构在进行运动的刚度；

[0035] 绳索牵引的变刚度本质是一个末端关节刚度可变的串联张拉柔性机构，可应用在变刚度机械臂、仿生机器鱼等领域

[0036] 对于仿生机器鱼，该机构的第一张拉构件2、多个第二张拉构件8、第三张拉构件10可以构造出多关节鱼体结构，第四张拉构件11及其在线变刚度模块则可模拟转动刚度可调的鱼尾；其中变刚度模块的绳驱机构预张紧舵机5和弹簧13可方便地放置在机器鱼头部的内腔；

[0037] 如图1至5所示，所述绳驱机构绳索7的一端通过绳索扣固定连接在绳驱延展件4上，绳驱机构绳索7的另一端通过绳索扣固定连接在第三张拉构件10上；

[0038] 所述第一连接绳索15的两端分别通过绳索扣固定连接在第一张拉构件2和第二张拉构件8上；

[0039] 所述第二连接绳索16的两端分别通过绳索扣固定连接在两个第二张拉构件8上；

[0040] 所述第三连接绳索17的两端分别通过绳索扣固定连接在第二张拉构件8和第三张拉构件10上；

[0041] 所述第四连接绳索18的两端分别通过绳索扣固定连接在第三张拉构件10和第四张拉构件11上；

[0042] 所述第一弹簧连接绳索12的一端通过绳索扣固定连接在舵机臂6上，第一弹簧连接绳索12的另一端固定连接在弹簧13上，第二弹簧连接绳索14的一端固定连接在弹簧13上，第二弹簧连接绳索14的一端通过绳索扣固定连接在第二连接框25上；

[0043] 所述第一支撑臂9和第二支撑臂23的前端和中部均设置有孔，第二连接框25上侧两侧的前端和中部均设置有孔；

[0044] 所述第一拉紧绳索19的两端分别通过绳索扣固定连接在第一张拉构件2，第一拉紧绳索19的中部穿过第一支撑臂9前端的孔穿过第一支撑臂9中部的孔通过绳索扣固定连接在第一支撑臂9的中部；

[0045] 第二拉紧绳索20的两端分别通过绳索扣固定连接在第二张拉构件8上，第二拉紧绳索20的中部穿过第一支撑臂9前端的孔穿过第一支撑臂9中部的孔通过绳索扣固定连接在第一支撑臂9的中部；

[0046] 第三拉紧绳索21的两端分别通过绳索扣固定连接在第二张拉构件8上，第三拉紧绳索21的中部穿过第二支撑臂23前端的孔穿过第二支撑臂23中部的孔通过绳索扣固定连接在第二支撑臂23的中部；

[0047] 第四拉紧绳索22的两端分别通过绳索扣固定连接在第三张拉构件10上，第四拉紧绳索22的中部穿过第二连接框25前端的孔穿过第二连接框25中部的孔通过绳索扣固定连接在第二连接框25中部；

[0048] 通过第一连接绳索15、第二连接绳索16、第三连接绳索17、第四连接绳索18、第一拉紧绳索19、第二拉紧绳索20、第三拉紧绳索21和第四拉紧绳索22，完成第一张拉构件2、多个第二张拉构件8、第三张拉构件10和第四张拉构件11之间的连接，第一连接绳索15、第二连接绳索16、第三连接绳索17、第四连接绳索18、第一拉紧绳索19、第二拉紧绳索20、第三拉紧绳索21和第四拉紧绳索22处于张紧状态产生拮抗力的对抗使得第一张拉构件2、多个第二张拉构件8、第三张拉构件10和第四张拉构件11处于静态平衡，进而使得第一张拉构件2、多个第二张拉构件8、第三张拉构件10和第四张拉构件11之间没有直接的接触，极大减少了机械摩擦，保证了机构的高柔顺性。

[0049] 本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。