一种具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂

1.本发明涉及绳驱动机器人技术领域，尤其涉及一种具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂。


背景技术：

2.近年来，联动型柔性机械臂在航空航天、排爆剪线等任务中得到广泛应用，相较于传统全驱型柔性机械臂，联动型柔性机械臂具有运动范围更大、臂段更长、臂形更加连续、灵活性更好的优点，理论上，联动型柔性机械臂的每个联动关节段的各俯仰、偏航角能够实现等角度联动，但实际上，现有的联动型柔性机械臂受限于联动绳索预紧力不均，绳索摩擦、变形等因素无法实现真正意义的等角度联动，并且联动角度间的误差会随着臂段关节数的增多、臂段长度的增加而急剧增大，这极大地限制了联动型柔性机械臂在太空等长距离、高精度作业场景下的应用。


技术实现要素：

3.本发明提供一种具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
4.本发明的技术方案为一种具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，包括，由驱动装置驱动的操作臂，操作臂包括若干依次连接的臂段，每个臂段分别由驱动装置拉动的至少三根驱动绳驱动以使每个臂段分别弯曲；每个臂段包括：七个及以上的关节臂；连接相邻两个关节臂的万向节；第一联动结构，第一联动结构限定间隔的每两个关节臂在中间关节臂的两端沿臂段的第一摆动轴和/或第二摆动轴的相反旋向等角度转动；第二联动结构，第二联动结构限定间隔的每两个关节臂在中间关节臂的两端沿基本垂直于第一联动结构所限定转动方向的两相反旋向等角度转动；连接每间隔4n+1个关节臂的第三联动绳，第三联动绳限定每间隔4n+1个关节臂的两个关节臂在中间4n+1个关节臂的两端沿第一联动结构所限定的两个旋向等角度转动；连接每间隔2n+1个关节臂的第四联动绳，第四联动绳限定每间隔2n+1个关节臂的两个关节臂在中间2n+1个关节臂的两端沿第二联动结构所限定的两个旋向等角度转动；其中，第一摆动轴基本垂直于第二摆动轴。
5.进一步，关节臂的两端均设有转动连接件；关节臂第一端的转动连接件在万向节的a轴上和万向节转动连接，关节臂第二端的转动连接件在万向节的b轴上和万向节转动连接，其中，a轴和第一摆动轴基本垂直和/或基本平行，在一个万向节上，b轴基本垂直于a轴；在相邻的七个关节臂上，第三联动绳缠绕在中间4n+1个关节臂第一端和第二端的万向节之间，在连接至中间4n+1个关节臂第一端的万向节上，第三联动绳沿该万向节b轴的第一时针方向缠绕并与中间4n+1个关节臂第一端的相邻关节臂固接，在连接至中间4n+1个关节臂第二端的万向节上，第三联动绳沿该万向节a轴的第二时针方向缠绕并与中间4n+1个关节臂第二端的相邻关节臂固接，其中，连接至中间4n+1个关节臂第一端的万向节的b轴和连接至中间4n+1个关节臂第二端的万向节的a轴相互平行，且第一时针方向和第二时针方向为相
反旋向；在相邻的五个关节臂上，第四联动绳缠绕在连接至中间2n+1个关节臂第一端和第二端的万向节之间，在连接至中间2n+1个关节臂第一端的万向节上，第四联动绳沿该万向节a轴的第三时针方向缠绕并与该万向节固接，在连接至中间2n+1个关节臂第二端的万向节上，第四联动绳沿该万向节b轴的第四时针方向缠绕并与该万向节固接，其中，第三时针方向和第四时针方向为相反旋向。
6.进一步，万向节的外侧沿其a轴和b轴的两端设置有四个相互垂直的安装面，安装面上设置有凸台，其中相对a轴两端的两个凸台及相对b轴两端的两个凸台分别与相邻的两个关节臂的转动连接件转动连接；凸台的外周设置有第四绕绳槽，第四联动绳缠绕在第四绕绳槽内；万向节在靠近关节臂的第一端和第二端均设置有弧形架，在万向节第一端的弧形架上沿万向节的a轴轴向设置有第三绕绳槽，在万向节第二端的弧形架上沿万向节的b轴轴向设置有第三绕绳槽，第三联动绳缠绕在第三绕绳槽内。
7.进一步，第一联动结构包括连接间隔的两个关节臂的第一联动绳，在相邻的三个关节臂上，第一联动绳缠绕在连接至中间关节臂第一端和第二端的万向节之间，在连接至中间关节臂第一端的万向节上，第一联动绳沿该万向节b轴的第一时针方向缠绕并与中间关节臂第一端的相邻关节臂固接，在连接至中间关节臂第二端的万向节上，第一联动绳沿该万向节a轴的第二时针方向缠绕并与中间关节臂第二端的相邻关节臂固接，其中，连接至中间关节臂第一端的万向节的b轴和连接至中间关节臂第二端的万向节的a轴相互平行；第二联动结构包括连接间隔的两个关节臂的第二联动绳，在相邻的三个关节臂上，第二联动绳缠绕在连接至中间关节臂第一端和第二端的万向节之间，在连接至中间关节臂第一端的万向节上，第二联动绳沿该万向节a轴的第三时针方向缠绕并与该万向节固接，在连接至中间关节臂第二端的万向节上，第二联动绳沿该万向节b轴的第四时针方向缠绕并与该万向节固接。
8.进一步，凸台的外周还设置有第二绕绳槽，第二联动绳缠绕在第二绕绳槽内；万向节第一端的弧形架上沿万向节的a轴轴向设置有第一绕绳槽，万向节第二端的弧形架上沿万向节的b轴轴向设置有第一绕绳槽，第一联动绳缠绕在第一绕绳槽内。
9.进一步，关节臂包括具有空腔的臂杆和分别连接在臂杆第一端和第二端的盘部，臂杆第一端和第二端的盘部上均对称连接两个转动连接件；臂杆上设置有供第一联动绳和第三联动绳穿过并固接的第一穿孔和第二穿孔；盘部在两个转动连接件的外侧分别设置有第二过孔和第四过孔，第二过孔与第一绕绳槽对应，第四过孔与第三绕绳槽对应，缠绕在相邻两个万向节第一绕绳槽内的第一联动绳穿设在两个盘部相对的两个第二过孔内，缠绕在中间4n+1个关节臂第一端和第二端万向节的第三绕绳槽内的第三联动绳至少穿设在中间4n+1个关节臂第一端和第二端关节臂盘部的第四过孔及中间第2n+1个关节臂两个盘部相对的两个第四过孔内；盘部在两个转动连接件的内侧设置有第三过孔和第五过孔，第三过孔和第二绕绳槽对应，第五过孔和第四绕绳槽对应，缠绕在相邻的两个万向节第二绕绳槽内的第二联动绳穿设在第三过孔内，缠绕在中间2n+1个关节臂第一端和第二端万向节的第四绕绳槽内的第四联动绳至少穿设在中间2n+1个关节臂第一端和第二端盘部的第五过孔内。
10.进一步，在一个关节臂中，两个盘部上的相对的两个第二过孔及第四过孔之间交叉设有第一导绳软管，缠绕在相邻的两个万向节第一绕绳槽内的第一联动绳穿设在第二过
孔和第一导绳软管内；缠绕在中间4n+1个关节臂第一端和第二端万向节的第三绕绳槽内的第三联动绳穿设在中间第2n+1个关节臂的第四过孔及第一导绳软管内；在中间2n+1个关节臂中，第一端和第二端盘部的第五过孔之间交叉设有两条第四导绳软管，缠绕在中间2n+1个关节臂第一端和第二端万向节的第四绕绳槽内的第四联动绳穿设在第四导绳软管内。
11.进一步，转动连接件的与万向节转动连接的端部设置有转孔，转动连接件在与万向节转动连接的端部外侧设置有朝向万向节的扇形缺口，转动连接件的外侧设置有避让槽，避让槽与第二过孔对应，且避让槽与扇形缺口连通，第一绕绳槽和第二过孔之间的第一联动绳穿设在避让槽和扇形缺口内；万向节外侧的凸台均设置有轴孔，两个相邻凸台的轴孔固接有中空的第一转轴，第一转轴的端部连接有空心转轴，另外两个相邻的凸台的轴孔固接有实心转轴，其中，空心转轴通过第一轴承和转孔连接，实心转轴通过第二轴承和转孔连接；空心转轴和实心转轴朝向转动连接件的一侧均设置有连通扇形缺口的扇形开口，开口的底部设有第七过孔，避让槽和扇形缺口之间的第一联动绳穿设在第七过孔内；空心转轴和实心转轴的端部外侧均设有第八过孔，第四过孔和第三绕绳槽之间的第三联动绳穿设在第八过孔内；万向节内部中空，两个角度传感装置设置在万向节上，角度传感装置包括：编码器，编码器设置在万向节内部，且具有伸入中空的第一转轴的输入轴；连接块，连接块的一端固接在输入轴上，另一端穿过空心转轴的开口并固接在转动连接件上。
12.进一步，万向节上设置有弧形座，两弧形座的底部分别通过安装槽和弧形架的两端部连接，第三绕绳槽设置在弧形座上，且第三绕绳槽位于第一绕绳槽的上方；弧形座靠近转动连接件的一端设有引导孔，第三绕绳槽和第八过孔之间的第三联动绳穿设在引导孔内。
13.进一步，凸台在第二绕绳槽的末端设有第一调节孔，第一调节孔内螺合有第一空心螺栓，第二联动绳的末端穿过第一调节孔并与第一空心螺栓固接；第四导绳软管的末端通过管接件与第五过孔螺合，且管接件的螺纹部的外侧还螺合有第四螺母；臂段还包括设置在臂杆和盘部之间的系绳块，系绳块上设有：对应第一穿孔的第二调节孔，第二调节孔连通第一穿孔；对应第二穿孔的第三调节孔，第三调节孔连通第二穿孔；螺合第二调节孔的第二空心螺栓，第一联动绳的端部穿过第一穿孔并与第二空心螺栓固接；螺合第三调节孔的第三空心螺栓，第三联动绳的端部穿过第二穿孔并与第三空心螺栓固接。
14.本发明的有益效果为：
15.本发明提出具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，在操作臂臂段的每三个关节臂之间交错设置有第一联动绳和第二联动绳，用以驱使并限定每相间隔的两个关节臂沿该臂段的第一摆动轴或第二摆动轴的相反旋向等角度转动，实现基础的联动功能，即大致实现臂段内所有相邻的关节臂达到等角度联动的效果。且为了减小多个关节臂间的联动角度误差，同时提高联动臂段的刚度，根据规则合理并任意地设置第三联动绳计第四联动绳，增加臂段内多个关节臂之间的联动约束，实现臂段在两个自由度上的高精度和大角度的运动，且配合万向节内测量两个轴向转动角度的角度传感装置，实时感知和计算出万向节所连接的相邻两个关节臂的转动角度，便于操控人员能提高对机械臂的控制精度。
附图说明
16.图1是根据本发明实施例的总体结构示意图。
17.图2是根据本发明实施例的操作臂部分臂段的部分结构示意图。
18.图3是根据本发明实施例的操作臂部分臂段的另一角度的部分结构示意图。
19.图4是图1中a处的放大图。
20.图5是图1中b处的放大图。
21.图6是图1中c处的放大图。
22.图7是根据本发明实施例的弧形座的结构示意。
23.图8是根据本发明实施例的操作臂部分臂段的又一角度部分结构示意图。
24.图9是根据本发明实施例的臂段中的万向节与相邻两个关节臂的爆炸示意图。
25.图10是是图2中d-d处的剖视图。
26.图11是根据本发明实施例的万向节的其中一个角度的部分结构剖视图。
27.图12是根据本发明实施例的万向节的其中另一个角度的部分结构剖视图。
28.图13是根据本发明实施例的关节臂的俯视图。
29.图14是根据本发明实施例的关节臂的纵剖图。
30.图15是根据本发明实施例的空心转轴的结构示意图。
31.图16是根据本发明实施例的实心转轴的结构示意图。
具体实施方式
32.以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
33.需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、顶、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。
34.此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
35.应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。
36.参照图1至图6，在一些实施例中，根据本发明的一种具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，包括，由驱动装置驱动的操作臂，驱动装置包括驱动箱，驱动箱通过操作臂安装架2000与操作臂的第一端固接，操作臂包括若干依次连接的臂段1000，每个臂段1000分别由驱动装置拉动的至少三根驱动绳驱动以使每个臂段1000分别弯曲；每个臂段1000包括：七个及以上的关节臂1100；连接相邻两个关节臂1100的万向节1200；第一联动结构，第一联动结构限定间隔的每两个关节臂1100在中间关节臂1100的两端沿臂段1000的第一摆动轴和/或第二摆动轴的相反旋向等角度转动；第二联动结构，第二联动结构限定间隔
的每两个关节臂1100在中间关节臂1100的两端沿基本垂直于第一联动结构所限定转动方向的两相反旋向等角度转动；连接每间隔4n+1个关节臂1100的第三联动绳1400，第三联动绳1400限定每间隔4n+1个关节臂1100的两个关节臂1100在中间4n+1个关节臂1100的两端沿第一联动结构所限定的两个旋向等角度转动；连接每间隔2n+1个关节臂1100的第四联动绳1700，第四联动绳1700限定每间隔2n+1个关节臂1100的两个关节臂1100在中间2n+1个关节臂1100的两端沿第二联动结构所限定的两个旋向等角度转动；其中，第一摆动轴基本垂直于第二摆动轴。在操作臂臂段1000的每三个关节臂1100之间交错设置的第一联动结构和第二联动结构，用以驱使并限定每相间隔的两个关节臂1100沿该臂段1000的第一摆动轴(即操作臂俯仰方向的摆动轴)或第二摆动轴(即操作臂偏航方向的摆动轴)的相反旋向等角度转动，实现基础的联动功能，即大致实现臂段1000内所有相邻的关节臂1100达到等角度联动的效果。同时为了减小多个关节臂1100间的联动角度误差，同时提高联动臂段1000的刚度，根据规则合理并任意地在臂段1000内设置垂直交错的第三联动绳1400计第四联动绳1700，增加臂段1000内多个关节臂1100之间的第一摆动轴方向和第二摆动轴方向的联动约束，实现臂段1000在两个自由度上的高精度和大角度的运动，便于操控人员能提高对机械臂的控制精度。
37.参照图2、图3和图9，关节臂1100的两端均设有转动连接件1130；关节臂1100第一端的转动连接件1130在万向节1200的a轴上和万向节1200转动连接，关节臂1100第二端的转动连接件1130在万向节1200的b轴上和万向节1200转动连接，其中，a轴和第一摆动轴基本垂直和/或基本平行，在一个万向节1200上，b轴基本垂直于a轴；
38.参照图2和图3，第一联动结构包括连接间隔的两个关节臂1100的第一联动绳1500，在臂段1000内相邻的三个关节臂1100上，第一联动绳1500缠绕在连接至中间关节臂1100第一端和第二端的万向节1200之间，在连接至中间关节臂1100第一端的万向节1200上，第一联动绳1500沿该万向节1200b轴的第一时针方向缠绕并与中间关节臂1100第一端的相邻关节臂1100固接，在连接至中间关节臂1100第二端的万向节1200上，第一联动绳1500沿该万向节1200a轴的第二时针方向缠绕并与中间关节臂1100第二端的相邻关节臂1100固接，其中，连接至中间关节臂1100第一端的万向节1200的b轴和连接至中间关节臂1100第二端的万向节1200的a轴相互平行；
39.具体而言，在相邻的三个关节臂1100上，由于中间关节臂1100第一端的转动连接件1130在万向节1200的a轴上和万向节1200转动连接，且第一联动绳1500是沿该万向节1200b轴的第一时针方向绕过该万向节1200的，中间关节臂1100第二端的转动连接件1130在万向节1200的b轴上和万向节1200转动连接，且第一联动绳1500是沿该万向节1200a轴的第二时针方向绕过该万向节1200的，上述两万向节1200与中间关节臂1100之间的转动无法拉动第一联动绳1500，导致如果第一联动绳1500如果固接在上述两万向节1200上的话就无法实现间隔在中间关节臂1100两侧的两关节臂1100反向等角度联动转动，因此第一联动绳1500在分别绕过中间关节臂1100两端的万向节1200后，分别与中间关节臂1100两端的关节臂1100固接，以实现中间关节臂1100第一端的关节臂1100在绕中间关节臂1100第一端的万向节1200沿第一时针方向转动时，通过拉动第一联动绳1500实现中间关节臂1100第二端的关节臂1100绕中间关节臂1100第二端的万向节1200的沿第二时针方向等角度转动，即在以中间关节臂1100为参照物时，实现其两端的关节臂1100能够同时以臂段1000的第一摆动轴
的第一时针方向或第二时针方向绕中间的关节臂1100进行反向的等角度联动。
40.此外，a轴和b轴针对说明书附图中的a轴和b轴，在实际中，a轴可以和b轴对调。
41.第二联动结构包括连接间隔的两个关节臂1100的第二联动绳1600，在相邻的三个关节臂1100上，第二联动绳1600缠绕在连接至中间关节臂1100第一端和第二端的万向节1200之间，在连接至中间关节臂1100第一端的万向节1200上，第二联动绳1600沿该万向节1200a轴的第三时针方向缠绕并与该万向节1200固接，在连接至中间关节臂1100第二端的万向节1200上，第二联动绳1600沿该万向节1200b轴的第四时针方向缠绕并与该万向节1200固接。
42.具体而言，在相邻的三个关节臂1100上，第二联动绳1600缠绕在中间关节臂1100第一端和第二端上相邻的两个万向节1200上，在中间关节臂1100绕其第二端万向节1200的b轴转动时，沿该万向节1200b轴的第三时针方向绕过该万向节1200的第二联动绳1600增加或减少，从而拉动沿第四时针方向缠绕在中间关节臂1100第一端万向节1200a轴上的第二联动绳1600，通过同步控制以a轴的第四时针方向绕在在该万向节1200上的第二联动绳1600的减少或增加，以使该万向节1200绕中间关节臂1100的第一端沿该万向节1200的a轴的第四时针方向转动(即与中间关节臂1100绕其第二端万向节1200的b轴的第三时针方向的相反旋向)，进而带动与该万向节1200b轴转动连接的中间关节臂1100第一端相邻的关节臂1100跟随该万向节1200转动，在以中间关节臂1100为参照物时，实现其两端的关节臂1100能够同时以臂段1000的第二摆动轴的第三时针方向或第四时针方向绕中间的关节臂1100进行反向的等角度联动。
43.此外，在臂段1000的延伸方向，以单个关节臂1100为单位递进的三个相邻关节臂1100中，每递进一个关节臂1100，前三个相邻关节臂1100中的第一联动绳1500和后三个相邻关节臂1100中的第一联动绳1500的缠绕方向之间的夹角为90度，前三个相邻关节臂1100中的第二联动绳1600和后三个相邻关节臂1100中的第二联动绳1600的缠绕方向之间的夹角为90度。即前三个相邻关节臂1100通过第一联动绳1500实现第一摆动轴的第一时针方向或第二时针方向进行反向的等角度联动，在递进一个关节臂1100后，后三个相邻关节臂1100通过第二联动绳1600实现第一摆动轴的第一时针方向或第二时针方向进行反向的等角度联动；同理，在前三个相邻关节臂1100通过第一联动绳1500实现第二摆动轴的第三时针方向或第四时针方向进行反向的等角度联动，在递进一个关节臂1100后，后三个相邻关节臂1100通过第二联动绳1600实现第二摆动轴的第三时针方向或第四时针方向进行反向的等角度联动，以此实现臂段1000的每个关节臂1100的等角度联动效果及臂段1000的大角度转动。
44.参照图1、图4、图5、图6和图8，在臂段1000中相邻的至少七个关节臂1100上，第三联动绳1400缠绕在中间4n+1(n为正整数，在臂段1000中具有7个关节臂1100时，n为1)个关节臂1100第一端和第二端的万向节1200之间，在连接至中间4n+1个关节臂1100第一端的万向节1200上，第三联动绳1400沿该万向节1200b轴的第一时针方向缠绕并与中间4n+1个关节臂1100第一端的相邻关节臂1100固接，在连接至中间4n+1个关节臂1100第二端的万向节1200上，第三联动绳1400沿该万向节1200a轴的第二时针方向缠绕并与中间4n+1个关节臂1100第二端的相邻关节臂1100固接，其中，连接至中间4n+1个关节臂1100第一端的万向节1200的b轴和连接至中间4n+1个关节臂1100第二端的万向节1200的a轴相互平行，且第一时
针方向和第二时针方向为相反旋向；
45.具体而言，在相邻的七个关节臂1100上，由于第二个关节臂1100第一端的转动连接件1130在万向节1200的a轴上和万向节1200转动连接，且第三联动绳1400是沿该万向节1200b轴的第一时针方向绕过该万向节1200的，中间4n+1个关节臂1100第二端的转动连接件1130在万向节1200的b轴上和万向节1200转动连接，且第三联动绳1400是沿该万向节1200a轴的第二时针方向绕过该万向节1200的，上述两个万向节1200与中间4n+1个关节臂1100之间的转动无法拉动第三联动绳1400，导致如果第三联动绳1400如果固接在上述两万向节1200上的话就无法实现中间4n+1个关节臂1100第一端和第二端的两个关节臂1100间反向等角度联动转动，因此第三联动绳1400在分别绕过中间4n+1个关节臂1100两端的万向节1200后，分别与中间4n+1个关节臂1100第一端和第二端的两个关节臂1100(即第一个关节臂1100和第4n+3个关节臂1100)固接，以实现第一个关节臂1100在绕中间4n+1个关节臂1100第一端的万向节1200沿第一时针方向转动时，通过拉动第三联动绳1400实现第4n+3个关节臂1100绕中间4n+1个关节臂1100第二端的万向节1200的沿第二时针方向等角度转动，其中，第三联动绳1400两端以尺寸相同的弧面经过两个万向节1200，并且中间通过长度恒定不变的路径，从而保证两侧的相同的绳长变化导致相同的角度变化，即在以中间4n+1个关节臂1100为参照物时，实现第一个关节臂1100和第4n+3个关节臂1100能够同时以臂段1000的第一摆动轴的第一时针方向或第二时针方向进行反向的等角度联动。
46.此外，参照图1，在本发明的优选实施例中，在臂段1000的延伸方向，当臂段1000内的关节臂1100为八个时，以单个关节臂1100为单位递进的七个关节臂1100中，前七个相邻关节臂1100中的第三联动绳1400和后七个相邻关节臂1100中的第三联动绳1400的缠绕方向之间的夹角为90度，前五个相邻关节臂1100中的第四联动绳1700和后五个相邻关节臂1100中的第四联动绳1700的缠绕方向之间的夹角为90度。即前七个相邻关节臂1100的第一个关节臂1100和第七个关节臂1100通过第三联动绳1400实现第一摆动轴的第一时针方向或第二时针方向进行反向的等角度联动，在递进一个关节臂1100后，后七个相邻关节臂1100通过第一联动绳1500实现第二摆动轴的第三时针方向或第四时针方向进行反向的等角度联动；同理，在前五个相邻关节臂1100通过第四联动绳1700实现第二摆动轴的第三时针方向或第四时针方向进行反向的等角度联动，在递进一个关节臂1100后，后五个相邻关节臂1100通过第四联动绳1700实现第一摆动轴的第一时针方向或第二时针方向进行反向的等角度联动，以此实现臂段1000的相隔多个关节臂1100的后的两个关节臂1100等角度联动约束效果。
47.参照图8，在相邻的五个关节臂1100上，第四联动绳1700缠绕在连接至中间2n+l(n为正整数，在臂段1000中具有7个关节臂1100时，n为1)个关节臂1100第一端和第二端的万向节1200之间，在连接至中间2n+1个关节臂1100第一端的万向节1200上，第四联动绳1700沿该万向节1200a轴的第三时针方向缠绕并与该万向节1200固接，在连接至中间2n+1个关节臂1100第二端的万向节1200上，第四联动绳1700沿该万向节1200b轴的第四时针方向缠绕并与该万向节1200固接，其中，第三时针方向和第四时针方向为相反旋向。
48.具体而言，在相邻的五个关节臂1100上，第四联动绳1700缠绕在连接中间2n+l(n＝1，2，3
…
)个关节臂1100第一端和第二端的两个万向节1200上，在中间2n+1个关节臂1100绕其第二端万向节1200的b轴转动时，沿该万向节1200b轴的第三时针方向绕过该万向节
1200的第四联动绳1700增加或减少，从而拉动沿第四时针方向缠绕在中间2n+1个关节臂1100第一端万向节1200a轴上的第四联动绳1700，通过同步控制以a轴的第四时针方向绕在在该万向节1200上的第四联动绳1700的减少或增加，以使该万向节1200绕中间2n+1个关节臂1100第一端的万向节1200沿该万向节1200的a轴的第四时针方向转动(即与中间2n+1个关节臂1100绕其第二端万向节1200的b轴的第三时针方向的相反旋向)，进而带动第一端关节臂1100跟随该万向节1200转动，其中，第四联动绳1700两端缠绕的两个万向节1200的绕绳半径相同，且第四联动绳1700索中间通过长度恒定不变的第四导绳软管1820传递，从而保证第四联动绳1700两侧的相同的绳长变化实现相同的角度变化，在以中间2n+1个关节臂1100为参照物时，实现其第一端和第二端的第一个关节臂1100和第2n+3个关节臂1100能够同时以臂段1000的第二摆动轴的第三时针方向或第四时针方向绕中间的关节臂1100进行反向的等角度联动。
49.参照图9至图12，万向节1200的外侧沿其a轴和b轴的两端设置有四个相互垂直的安装面1210，安装面1210上设置有凸台1250，其中相对a轴两端的两个凸台1250及相对b轴两端的两个凸台1250分别与相邻的两个关节臂1100的转动连接件1130转动连接；凸台1250的外周设置有第四绕绳槽1254，第四联动绳1700缠绕在第四绕绳槽1254内；凸台1250的外周还设置有第二绕绳槽1251，第二联动绳1600缠绕在第二绕绳槽1251内，第二绕绳槽1251并排设置在第四绕绳槽1254的外侧；万向节1200在靠近关节臂1100的第一端和第二端均设置有弧形架1260，在万向节1200第一端的弧形架1260上沿万向节1200的a轴轴向设置有第三绕绳槽1271，在万向节1200第二端的弧形架1260上沿万向节1200的b轴轴向设置有第三绕绳槽1271，第三联动绳1400缠绕在第三绕绳槽1271内；万向节1200第一端的弧形架1260上沿万向节1200的a轴轴向设置有第一绕绳槽1261，万向节1200第二端的弧形架1260上沿万向节1200的b轴轴向设置有第一绕绳槽1261，第一联动绳1500缠绕在第一绕绳槽1261内。
50.具体而言，与关节臂1100第一端转动连接件1130转动连接和与关节臂1100第二端转动连接件1130转动连接的相邻两个万向节1200凸台1250的第二绕绳槽1251平行且相对应，以实现相邻两个万向节1200上卷入和放出的第二联动绳1600沿固定角度卷入或放出，避免第二联动绳1600卷入角度变化在万向节1200上蠕动而导致相邻的两个万向节1200无法精准地反向等角度联动。与2n+1个关节臂1100第一端及第二端转动连接件1130分别连接的两个万向节1200凸台1250的第四绕绳槽1254平行且相应，以实现2n+1个关节臂1100第一端及第二端的两个万向节1200上卷入和放出的第二联动绳1600沿固定角度卷入或放出，避免第四联动绳1700卷入角度变化在万向节1200上蠕动而影响第四联动绳1700两端关节臂1100的反向联动约束。分别设置在万向节1200靠近关节臂1100的第一端和第二端的弧形架1260，则通过弧面使第一联动绳1500和第三联动绳1400能匀速匀量地绕过万向节1200，而在万向节1200第一端的弧形架1260上沿万向节1200的a轴轴向和在万向节1200第二端的弧形架1260上沿万向节1200的b轴轴向设置的第一绕绳槽1261和第三绕绳槽1271，则避免第一联动绳1500和第三联动绳1400在绕过弧形架1260的过程中蠕动偏移而导致无法精准地反向等角度联动约束。
51.此外，第一联动绳1500设有两条，在中间关节臂1100第一端转动连接件1130连接的在万向节1200上，两条第一联动绳1500的一端在该万向节1200第一端上分别沿该万向节1200b轴的相反旋向绕过弧形架1260的第一绕绳槽1261并与中间关节臂1100第一端的关节
臂1100固接，在中间关节臂1100第二端转动连接件1130连接的在万向节1200上，两条第一联动绳1500的另一端在该万向节1200第二端上分别沿该万向节1200a轴的相反旋向绕过弧形架1260的第一绕绳槽1261并与中间关节臂1100第二端的关节臂1100固接。
52.第二联动绳1600设有两条，在中间关节臂1100第一端转动连接件1130连接的在万向节1200上，两条第二联动绳1600的一端分别在相对的两个凸台1250上沿该万向节1200a轴的相反旋向缠绕两个凸台1250的第一绕绳槽1261并与凸台1250固接，在中间关节臂1100第二端转动连接件1130连接的万向节1200上，两条第一联动绳1500的另一端分别在相对的两个凸台1250上沿该万向节1200b轴的相反旋向缠绕两个凸台1250的第一绕绳槽1261并与凸台1250固接。
53.第三联动绳1400设置有两条，在中间4n+1个关节臂1100第一端的万向节1200上，两条第三联动绳1400的一端在该万向节1200第一端上分别沿该万向节1200b轴的相反旋向绕过弧形架1260的第三绕绳槽1271并与中间4n+1个关节臂1100第一端的关节臂1100固接，在中间4n+1个关节臂1100第二端的万向节1200上，两条第三联动绳1400的另一端在该万向节1200第二端上分别沿该万向节1200a轴的相反旋向绕过弧形架1260的第三绕绳槽1271并与中间4n+1个关节臂1100第二端的关节臂1100固接。
54.第四联动绳1700设置有两条，在至中间2n+1个关节臂1100第一端的万向节1200上，两条第四联动绳1700的一端在同一个凸台1250上沿该万向节1200a轴的相反旋向缠绕该凸台1250并与该万向节1200固接，在连接至中间2n+1个关节臂1100第二端的万向节1200上，两条第四联动绳1700的另一端在同一个凸台1250上沿该万向节1200b轴的相反旋向缠绕该凸台1250并与该万向节1200固接。
55.参照图9、图10、图13和图14，关节臂1100包括具有空腔1111的臂杆1110和分别连接在臂杆1110第一端和第二端的盘部1120，臂杆1110第一端和第二端的盘部1120上均对称连接两个转动连接件1130；臂杆1110上设置有供第一联动绳1500和第三联动绳1400穿过并固接的第一穿孔1112和第二穿孔1113；盘部1120上沿圆周设置有供驱动绳穿设或连接的第一过孔1121；第一过孔1121能够有效固定端部连接在第一过孔1121内的驱动绳以及确保穿设在第一过孔1121内的驱动绳的移动顺畅度，且驱动绳从靠近驱动箱一端的臂段1000穿出后与驱动箱连接，且本发明的实例中，驱动每个臂段1000的三根驱动绳的穿设及固定位置连接而成的三角形为等边三角形，其中的两根驱动绳用于方位控制，一根驱动绳用于力量控制。盘部1120在两个转动连接件1130的外侧分别设置有第二过孔1122和第四过孔1124，第二过孔1122与第一绕绳槽1261对应，第四过孔1124与第三绕绳槽1271对应，缠绕在相邻两个万向节1200第一绕绳槽1261内的第一联动绳1500穿设在两个盘部1120相对的两个第二过孔1122内，缠绕在中间4n+1个关节臂1100第一端和第二端万向节1200的第三绕绳槽1271内的第三联动绳1400至少穿设在中间4n+1个关节臂1100第一端和第二端关节臂1100盘部1120的第四过孔1124及中间第2n+1个关节臂1100两个盘部1120相对的两个第四过孔1124内；回到图2和图5，在一个关节臂1100中，两个盘部1120上的相对的两个第二过孔1122及第四过孔1124之间交叉设有第一导绳软管1810，缠绕在相邻的两个万向节1200第一绕绳槽1261内的第一联动绳1500穿设在第二过孔1122和第一导绳软管1810内；缠绕在中间4n+1个关节臂1100第一端和第二端万向节1200的第三绕绳槽1271内的第三联动绳1400穿设在中间第2n+1个关节臂1100的第四过孔1124及第一导绳软管1810内其中，第一个关节臂1100
至第2n+1个关节臂1100之间的关节臂1100，以及第2n+2至第二端关节臂1100之间的关节臂1100，其对应第四过孔1124的位置设置有第六过孔1126，第六过孔1126为沿盘部1120轴向开设的长圆孔；具体而言，交叉设置的第一过绳软管能够使第一联动绳1500和第三联动绳1400在关节臂1100的两个盘部1120之间180度相反的第二过孔1122及第四过孔1124穿过后呈s型绕过臂杆1110，提高顺畅度和避免第一联动绳1500和第三联动绳1400发生磨损，并且能够保持两个盘部1120之间第一联动绳1500和第三联动绳1400的长度保持不发生变化。
56.此外，第一导绳软管1810的两端分别通过第一固定件1811和盘部1120连接。
57.参照图13和图14，盘部1120在两个转动连接件1130的内侧设置有第三过孔1123和第五过孔1125，第三过孔1123和第二绕绳槽1251对应，第五过孔1125和第四绕绳槽1254对应，缠绕在相邻的两个万向节1200第二绕绳槽1251内的第二联动绳1600穿设在第三过孔1123内，缠绕在中间2n+1个关节臂1100第一端和第二端万向节1200的第四绕绳槽1254内的第四联动绳1700至少穿设在中间2n+1个关节臂1100第一端和第二端盘部1120的第五过孔1125内，回到图8，在中间2n+1个关节臂1100中，第一端和第二端盘部1120的第五过孔1125之间交叉设有两条第四导绳软管1820，两条第四导绳软管1820在臂杆1110的空腔1111内及万向节1200的空隙间穿过，缠绕在中间2n+1个关节臂1100第一端和第二端万向节1200的第四绕绳槽1254内的第四联动绳1700穿设在第四导绳软管1820内。具体而言，交叉设置的第四过绳软管一方面能够使第四联动绳1700在中间2n+1个关节臂1100中的第一端和第二端盘部1120之间180度相反的第五过孔1125穿过，避免第四联动绳1700和关节臂1100、万向节1200之间发生碰撞、干涉，实现正常传递运动，以及提高顺畅度和避免第四联动绳1700发生磨损，另一方面能够保持中间2n+1个关节臂1100中的第一端和第二端盘部1120之间第四联动绳1700的长度保持不发生变化。
58.此外，此外，第四导绳软管1820的两端分别通过第四固定件1823和盘部1120连接。
59.参照图9至图14，转动连接件1130的与万向节1200转动连接的端部设置有转孔1131，转动连接件1130在与万向节1200转动连接的端部外侧设置有朝向万向节1200的扇形缺口1134，转动连接件1130的外侧设置有避让槽1133，避让槽1133与第二过孔1122对应，且避让槽1133与扇形缺口1134连通，第一绕绳槽1261和第二过孔1122之间的第一联动绳1500穿设在避让槽1133和扇形缺口1134内，避让槽1133使第一联动绳1500穿设在内，配合能够保持避让槽1133和第一绕绳槽1261之间的第一联动绳1500以万向节1200的a轴和b轴轴心弯折的扇形缺口1134，有效避免第一联动绳1500被拉动时在转动连接件1130的外侧发生位移而影响相隔关节臂1100的反向同步联动精度。万向节1200外侧的凸台1250均设置有轴孔1230，两个相邻凸台1250的轴孔1230固接有中空的第一转轴1340，第一转轴1340的端部连接有空心转轴1370，另外两个相邻的凸台1250的轴孔1230固接有实心转轴1360，其中，空心转轴1370通过第一轴承1350和转孔1131连接，实心转轴1360通过第二轴承1380和转孔1131连接，以实现万向节1200和相邻两个关节臂1100的顺畅转动。
60.参照图9、图10、图15和图16，空心转轴1370和实心转轴1360朝向转动连接件1130的一侧均设置有连通扇形缺口1134的扇形开口1363，开口1363的底部设有第七过孔1361，避让槽1133和扇形缺口1134之间的第一联动绳1500穿设在第七过孔1361内；空心转轴1370和实心转轴1360的端部外侧均设置有扁平部，扁平部与盘部1120平行，扁平部上均设有第八过孔1362，第四过孔1124和第三绕绳槽1271之间的第三联动绳1400穿设在第八过孔1362
内，参照图4、图6和图7，万向节1200上还设置有弧形座1270，两弧形座1270的底部分别通过安装槽1273和弧形架1260的两端部连接，第三绕绳槽1271设置在弧形座1270上，且第三绕绳槽1271位于第一绕绳槽1261的上方；弧形座1270靠近转动连接件1130的一端设有引导孔1272，第三绕绳槽1271和第八过孔1362之间的第三联动绳1400穿设在引导孔1272内。通过扇形的开口1363和扁平部，保持的第一联动绳1500和第三联动绳1400在万向节1200a轴或b轴轴心处弯折，而分开且沿轴向重合的底气过孔和第八过孔1362以及分开且重叠的第一绕绳槽1261和第二绕绳槽1251，能够分离第一联动绳1500和第三联动绳1400，避免第一联动绳1500和第三联动绳1400在被拉动时相互干涉而影响反相联动约束的精度。
61.参照图9至图12，万向节1200内部中空，两个角度传感装置1300设置在万向节1200上，角度传感装置1300包括：编码器1310，编码器1310设置在万向节1200内部，且具有伸入中空的第一转轴1340的输入轴1320；连接块1330，连接块1330的一端固接在输入轴1320上，另一端穿过空心转轴1370的开口1363并固接在转动连接件1130上，且对应连接块1330的转动连接件1130上还设有固接连接块1330另一端的嵌槽1135。
62.具体地，两个角度传感装置1300能够分别感知和计算出万向节1200相邻的两个关节臂1100以该万向节1200a轴和b轴转动的转动角度，且转动角度定义为输入轴1320连接的关节臂1100和万向节1200之间的相对转角。
63.此外，沿臂段1000的延伸方向，相邻的万向节1200的角度传感装置1300的安装位置呈螺旋状分布，即每递进一个万向节1200，角度传感装置1300的安装位置错开90度的夹角，以保持关节臂1100的整体平衡。
64.为了便于调节第一联动绳1500、第二联动绳1600、第三联动绳1400和第四联动绳1700的张力，凸台1250在第二绕绳槽1251的末端设有第一调节孔1252，第一调节孔1252内螺合有第一空心螺栓1255，第二联动绳1600的其中一末端穿过第一调节孔1252并与第一空心螺栓1255固接，第二联动绳1600的其中另一末端通过第一固定接头1256和凸台1250固接，通过调节第一空隙螺栓和第一调节孔1252的螺合程度，能够实现改变第二联动绳1600缠绕时的初始张力值；第四导绳软管1820的末端通过管接件1821与第四固定件1823螺合，管接件1821和第五过孔1125连通，且管接件1821的螺纹部的外侧还螺合有第四螺母1822，通过调节管接件1821和第四固定件1823的螺合程度，能够实现改变第四联动绳1700缠绕时的初始张力值，且第四螺母1822能够配合第四固定件1823的表面锁紧管接件1821，避免管接件1821松动而影响第四联动绳1700的张力；臂段1000还包括设置在臂杆1110和盘部1120之间的系绳块1900，系绳块1900上设有：对应第一穿孔1112的第二调节孔1920，第二调节孔1920连通第一穿孔1112；对应第二穿孔1113的第三调节孔1940，第三调节孔1940连通第二穿孔1113；螺合第二调节孔1920的第二空心螺栓1930，第一联动绳1500的端部穿过第一穿孔1112并与第二空心螺栓1930固接，通过调节第二空隙螺栓和第二调节孔1920的螺合程度，能够实现改变第一联动绳1500缠绕时的初始张力值；螺合第三调节孔1940的第三空心螺栓1950，第三联动绳1400的端部穿过第二穿孔1113并与第三空心螺栓1950固接，通过调节第三空隙螺栓和第三调节孔1940的螺合程度，能够实现改变第三联动绳1400缠绕时的初始张力值。
65.此外，系绳块1900对应第一穿孔1112的位置还设有加强座1910，第二调节孔1920设置在加强座1910上。
66.需要提及的是，紧固第三联动绳1400端部的系绳块1900的底部穿过第二穿孔1113并延伸到弧形座1270的外弧面，且该系绳块1900的底部成型有配合弧形座1270外弧面的内凹弧面，从而能够直接地引导第三联动绳1400。
67.以下为说明方便将所有万向节1200的俯仰角所在的第一摆动轴按照从臂段1000第一端到第二端顺序记作i1、i2、i3…
，将所有万向节1200的偏航角所在第二摆动轴按照从臂段1000第一端到第二端的顺序记作j1、j2、j3…
，将i1、j1所在万向节1200的中心记作01、i2、j2所在万向节1200的中心记作o2，依此类推。
68.上述使联动绳长度始终不发生变化的路径有以下几种设置方式：
69.路径1，通过第四导绳软管1820直接进行第四联动绳1700的传递，第四导绳软管1820经过臂段1000的内部，确保绳索不与关节臂1100及万向节1200发生碰撞、干涉，以实现正常运动传递；
70.路径2，在俯仰方向上，使第三联动绳1400依次穿过轴j1、j2…j4n+2
。其中第三联动绳1400索的其中一根穿过轴j1、j2…j2n+1
的位置距离轴j1、j2…j2n+1
所在万向节1200中心o1、o2、o
2n+1
的距离为r，第三联动绳1400中的一根穿过轴j
2n+2
、j
2n+3
…j4n+2
的位置距离轴j
2n+2
、j
2n+3
…j4n+2
所在万向节1200中心o
2n+2
、o
2n+3
…o4n+2
的距离为r，使用第一导绳软管1810将第三联动绳1400中的一根在第2n+2个关节臂1100处由j
2n+1
轴上距离o
2n+1
为r的位置导引到j
2n+2
轴上距离o
2n+2
为r的位置。与其中一根第三联动绳1400对称的另一根第三联动绳1400穿过轴j1、j2…j2n+1
的位置距离轴j1、j2…j2n+1
所在万向节1200中心o1、o2、o
2n+1
的距离为r，第三联动绳1400中的另一根穿过轴j
2n+2
、j
2n+3
…j4n+2
的位置距离轴j
2n+2
、j
2n+3
…j4n+2
所在万向节1200中心o
2n+2
、o
2n+3
…o4n+2
的距离为r，使用第一导绳软管1810将第三联动绳1400中的另一根在第2n+2个关节臂1100处由j
2n+1
轴上距离o
2n+1
为r的位置导引到j
2n+2
轴上距离o
2n+2
为r的位置。在偏航方向上，使第三联动绳1400索依次穿过轴i2、i3…i4n+3
，第三联动绳1400中的其中一根穿过轴i2、i3…i2n+2
的位置距离轴i2、i3…i2n+2
所在万向节1200中心o2、o3、o
2n+2
的距离为r，第三联动绳1400穿过轴i
2n+3
、i
2n+4
…j4n+3
的位置距离轴i
2n+3
、i
2n+4
…i4n+3
所在万向节1200中心0
2n+3
、o
2n+4
…o4n+3
的距离为r，使用第一导绳软管1810将第四联动绳1700在第2n+3个关节臂1100处由i
2n+2
轴上距离o
2n+2
为r的位置导引到i
2n+3
轴上距离o
2n+3
为-r的位置。将其中一根第三联动绳1400对称的另一根第四联动绳1700穿过轴i2、i3…i2n+2
的位置距离轴i2、i3…i2n+2
所在万向节1200中心o2、o3、o
2n+2
的距离为r，第三联动绳1400中的另一根穿过轴i
2n+3
、i
2n+4
…i4n+3
的位置距离轴i
2n+3
、i
2n+4
…i4n+3
所在万向节1200中心o
2n-3
、o
2n+4
…o4n+3
的距离为r，使用第一导绳软管1810将第三联动绳1400中的另一根在第2n+3个关节臂1100处由i
2n+2
轴上距离o
2n+2
为-r的位置导引到i
2n+3
轴上距离o
2n+3
为r的位置。
71.路径2长度始终不发生变化的原理如下：
72.为了描述方便，假设两个相邻万向节1200中心间的距离均为l，当联动臂段1000发生俯仰运动时，假设每个俯仰角转动的角度为θi，当联动臂段1000发生偏航运动时，假设每个俯仰角转动的角度为θj。
73.当联动臂段1000同时发生俯仰和偏航运动时，对于俯仰方向的第三联动绳1400中的一根，经过轴i1到轴i2的长度恒为l，经过轴i2到轴i3的长度为1-2rsinθi，
…
，经过轴i
2n-1
到轴i
2n
的长度恒为l，经过轴i
2n
到轴i
2n+1
的长度为l-2rsinθi。第三联动绳1400中的一根经过轴i
2n+2
到轴i
2n+3
的长度为l+2rsinθi,经过轴i
2n+3
到轴i
2n+4
的长度恒为l，
…
，经过轴i
4n
到
轴i
4n+1
的长度为l+2rsinθi，，经过轴i
4n+1
到轴i
4n+2
的长度恒为l，因此，俯仰方向的第三联动绳1400中的一根的总长恒为(4n+1)l，同理，俯仰方向的第三联动绳1400中的另一根的总长恒为(4n+1)l。对于偏航方向的第三联动绳1400中的一根，经过轴j2到轴j3的长度恒为l，经过轴j3到轴j4的长度为1-2rsinθj，
…
，经过轴j
2n
到轴j
2n+1
的长度恒为l，经过轴j
2n+1
到轴j
2n+2
的长度为l-2rsinθj。第三联动绳1400中的一根经过轴j
2n+3
到轴j
2n+4
的长度为l+2rsinθj,经过轴j
2n+4
到轴j
2n+5
的长度恒为l，
…
，经过轴j
4n+1
到轴j
4n+2
的长度为l+2rsinθj,，经过轴j
4n+2
到轴j
4n+3
的长度恒为l，因此，偏航方向的第三联动绳1400中的一根的总长恒为(4n+1)l，同理，偏航方向的第三联动绳1400中的另一根的总长恒为(4n+1)l。因此，路径2的长度始终不发生变化。
74.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

技术特征：
1.一种具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，包括，由驱动装置驱动的操作臂，所述操作臂包括若干依次连接的臂段(1000)，每个臂段(1000)分别由所述驱动装置拉动的至少三根驱动绳驱动以使每个臂段(1000)分别弯曲；其特征在于，所述每个臂段(1000)包括：七个及以上的关节臂(1100)；连接相邻两个所述关节臂(1100)的万向节(1200)；第一联动结构，所述第一联动结构限定间隔的每两个关节臂(1100)在中间关节臂(1100)的两端沿臂段(1000)的第一摆动轴和/或第二摆动轴的相反旋向等角度转动；第二联动结构，所述第二联动结构限定间隔的每两个关节臂(1100)在中间关节臂(1100)的两端沿基本垂直于第一联动结构所限定转动方向的两相反旋向等角度转动；连接每间隔4n+1个所述关节臂(1100)的第三联动绳(1400)，所述第三联动绳(1400)限定每间隔4n+1个关节臂(1100)的两个关节臂(1100)在中间4n+1个关节臂(1100)的两端沿第一联动结构所限定的两个旋向等角度转动；连接每间隔2n+1个所述关节臂(1100)的第四联动绳(1700)，所述第四联动绳(1700)限定每间隔2n+1个关节臂(1100)的两个关节臂(1100)在中间2n+1个关节臂(1100)的两端沿第二联动结构所限定的两个旋向等角度转动；其中，所述第一摆动轴基本垂直于第二摆动轴。2.根据权利要求1所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述关节臂(1100)的两端均设有转动连接件(1130)；所述关节臂(1100)第一端的转动连接件(1130)在万向节(1200)的a轴上和万向节(1200)转动连接，所述关节臂(1100)第二端的转动连接件(1130)在万向节(1200)的b轴上和万向节(1200)转动连接，其中，所述a轴和第一摆动轴基本垂直和/或基本平行，在一个万向节(1200)上，所述b轴基本垂直于a轴；在相邻的七个所述关节臂(1100)上，所述第三联动绳(1400)缠绕在中间4n+1个关节臂(1100)第一端和第二端的万向节(1200)之间，在连接至中间4n+1个所述关节臂(1100)第一端的万向节(1200)上，所述第三联动绳(1400)沿该万向节(1200)b轴的第一时针方向缠绕并与中间4n+1个关节臂(1100)第一端的相邻关节臂(1100)固接，在连接至中间4n+1个所述关节臂(1100)第二端的万向节(1200)上，所述第三联动绳(1400)沿该万向节(1200)a轴的第二时针方向缠绕并与中间4n+1个关节臂(1100)第二端的相邻关节臂(1100)固接，其中，连接至中间4n+1个所述关节臂(1100)第一端的万向节(1200)的b轴和连接至中间4n+1个关节臂(1100)第二端的万向节(1200)的a轴相互平行，且所述第一时针方向和第二时针方向为相反旋向；在相邻的五个所述关节臂(1100)上，所述第四联动绳(1700)缠绕在连接至中间2n+1个关节臂(1100)第一端和第二端的万向节(1200)之间，在连接至中间2n+1个所述关节臂(1100)第一端的万向节(1200)上，所述第四联动绳(1700)沿该万向节(1200)a轴的第三时针方向缠绕并与该万向节(1200)固接，在连接至中间2n+1个所述关节臂(1100)第二端的万向节(1200)上，所述第四联动绳(1700)沿该万向节(1200)b轴的第四时针方向缠绕并与该万向节(1200)固接，其中，所述第三时针方向和第四时针方向为相反旋向。
3.根据权利要求2所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述万向节(1200)的外侧沿其a轴和b轴的两端设置有四个相互垂直的安装面(1210)，所述安装面(1210)上设置有凸台(1250)，其中相对a轴两端的两个凸台(1250)及相对b轴两端的两个凸台(1250)分别与相邻的两个关节臂(1100)的转动连接件(1130)转动连接；所述凸台(1250)的外周设置有第四绕绳槽(1254)，所述第四联动绳(1700)缠绕在第四绕绳槽(1254)内；所述万向节(1200)在靠近关节臂(1100)的第一端和第二端均设置有弧形架(1260)，在万向节(1200)第一端的弧形架(1260)上沿万向节(1200)的a轴轴向设置有第三绕绳槽(1271)，在万向节(1200)第二端的弧形架(1260)上沿万向节(1200)的b轴轴向设置有第三绕绳槽(1271)，所述第三联动绳(1400)缠绕在第三绕绳槽(1271)内。4.根据权利要求3所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述第一联动结构包括连接间隔的两个所述关节臂(1100)的第一联动绳(1500)，在相邻的三个所述关节臂(1100)上，所述第一联动绳(1500)缠绕在连接至中间关节臂(1100)第一端和第二端的万向节(1200)之间，在连接至中间所述关节臂(1100)第一端的万向节(1200)上，所述第一联动绳(1500)沿该万向节(1200)b轴的第一时针方向缠绕并与中间关节臂(1100)第一端的相邻关节臂(1100)固接，在连接至中间所述关节臂(1100)第二端的万向节(1200)上，所述第一联动绳(1500)沿该万向节(1200)a轴的第二时针方向缠绕并与中间关节臂(1100)第二端的相邻关节臂(1100)固接，其中，连接至中间所述关节臂(1100)第一端的万向节(1200)的b轴和连接至中间关节臂(1100)第二端的万向节(1200)的a轴相互平行；所述第二联动结构包括连接间隔的两个所述关节臂(1100)的第二联动绳(1600)，在相邻的三个所述关节臂(1100)上，所述第二联动绳(1600)缠绕在连接至中间关节臂(1100)第一端和第二端的万向节(1200)之间，在连接至中间所述关节臂(1100)第一端的万向节(1200)上，所述第二联动绳(1600)沿该万向节(1200)a轴的第三时针方向缠绕并与该万向节(1200)固接，在连接至中间所述关节臂(1100)第二端的万向节(1200)上，所述第二联动绳(1600)沿该万向节(1200)b轴的第四时针方向缠绕并与该万向节(1200)固接。5.根据权利要求4所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述凸台(1250)的外周还设置有第二绕绳槽(1251)，所述第二联动绳(1600)缠绕在所述第二绕绳槽(1251)内；所述万向节(1200)第一端的弧形架(1260)上沿万向节(1200)的a轴轴向设置有第一绕绳槽(1261)，所述万向节(1200)第二端的弧形架(1260)上沿万向节(1200)的b轴轴向设置有第一绕绳槽(1261)，所述第一联动绳(1500)缠绕在第一绕绳槽(1261)内。6.根据权利要求5所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述关节臂(1100)包括具有空腔(1111)的臂杆(1110)和分别连接在臂杆(1110)第一端和第二端的盘部(1120)，所述臂杆(1110)第一端和第二端的盘部(1120)上均对称连接两个转动连接件(1130)；所述臂杆(1110)上设置有供第一联动绳(1500)和第三联动绳(1400)穿过并固接的第一穿孔(1112)和第二穿孔(1113)；所述盘部(1120)在两个转动连接件(1130)的外侧分别设置有第二过孔(1122)和第四
过孔(1124)，所述第二过孔(1122)与第一绕绳槽(1261)对应，所述第四过孔(1124)与第三绕绳槽(1271)对应，缠绕在相邻两个所述万向节(1200)第一绕绳槽(1261)内的第一联动绳(1500)穿设在两个盘部(1120)相对的两个第二过孔(1122)内，缠绕在中间4n+1个所述关节臂(1100)第一端和第二端万向节(1200)的第三绕绳槽(1271)内的第三联动绳(1400)至少穿设在中间4n+1个关节臂(1100)第一端和第二端关节臂(1100)盘部(1120)的第四过孔(1124)及中间第2n+1个关节臂(1100)两个盘部(1120)相对的两个第四过孔(1124)内；所述盘部(1120)在两个转动连接件(1130)的内侧设置有第三过孔(1123)和第五过孔(1125)，所述第三过孔(1123)和第二绕绳槽(1251)对应，所述第五过孔(1125)和第四绕绳槽(1254)对应，缠绕在相邻的两个所述万向节(1200)第二绕绳槽(1251)内的第二联动绳(1600)穿设在第三过孔(1123)内，缠绕在中间2n+1个所述关节臂(1100)第一端和第二端万向节(1200)的第四绕绳槽(1254)内的第四联动绳(1700)至少穿设在中间2n+1个关节臂(1100)第一端和第二端盘部(1120)的第五过孔(1125)内。7.根据权利要求6所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，在一个关节臂(1100)中，两个所述盘部(1120)上的相对的两个第二过孔(1122)及第四过孔(1124)之间交叉设有第一导绳软管(1810)，缠绕在相邻的两个所述万向节(1200)第一绕绳槽(1261)内的第一联动绳(1500)穿设在第二过孔(1122)和第一导绳软管(1810)内；缠绕在中间4n+1个所述关节臂(1100)第一端和第二端万向节(1200)的第三绕绳槽(1271)内的第三联动绳(1400)穿设在中间第2n+1个所述关节臂(1100)的第四过孔(1124)及第一导绳软管(1810)内；在中间2n+1个所述关节臂(1100)中，第一端和第二端盘部(1120)的第五过孔(1125)之间交叉设有两条第四导绳软管(1820)，缠绕在中间2n+1个所述关节臂(1100)第一端和第二端万向节(1200)的第四绕绳槽(1254)内的第四联动绳(1700)穿设在第四导绳软管(1820)内。8.根据权利要求7所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述转动连接件(1130)的与万向节(1200)转动连接的端部设置有转孔(1131)，所述转动连接件(1130)在与万向节(1200)转动连接的端部外侧设置有朝向万向节(1200)的扇形缺口(1134)，所述转动连接件(1130)的外侧设置有避让槽(1133)，所述避让槽(1133)与第二过孔(1122)对应，且所述避让槽(1133)与扇形缺口(1134)连通，所述第一绕绳槽(1261)和第二过孔(1122)之间的第一联动绳(1500)穿设在避让槽(1133)和扇形缺口(1134)内；所述万向节(1200)外侧的凸台(1250)均设置有轴孔(1230)，两个相邻凸台(1250)的轴孔(1230)固接有中空的第一转轴(1340)，所述第一转轴(1340)的端部连接有空心转轴(1370)，另外两个相邻的凸台(1250)的轴孔(1230)固接有实心转轴(1360)，其中，所述空心转轴(1370)通过第一轴承(1350)和转孔(1131)连接，所述实心转轴(1360)通过第二轴承(1380)和转孔(1131)连接；所述空心转轴(1370)和实心转轴(1360)朝向转动连接件(1130)的一侧均设置有连通扇形缺口(1134)的扇形开口(1363)，所述开口(1363)的底部设有第七过孔(1361)，所述避让槽(1133)和扇形缺口(1134)之间的第一联动绳(1500)穿设在第七过孔(1361)内；所述空心转轴(1370)和实心转轴(1360)的端部外侧均设有第八过孔(1362)，所述第四过孔(1124)和第三绕绳槽(1271)之间的第三联动绳(1400)穿设在第八过孔(1362)内；
所述万向节(1200)内部中空，两个角度传感装置(1300)设置在万向节(1200)上，所述角度传感装置(1300)包括：编码器(1310)，所述编码器(1310)设置在万向节(1200)内部，且具有伸入中空的第一转轴(1340)的输入轴(1320)；连接块(1330)，所述连接块(1330)的一端固接在输入轴(1320)上，另一端穿过空心转轴(1370)的开口并固接在转动连接件(1130)上。9.根据权利要求8所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述万向节(1200)上设置有弧形座(1270)，两所述弧形座(1270)的底部分别通过安装槽和弧形架(1260)的两端部连接，所述第三绕绳槽(1271)设置在所述弧形座(1270)上，且所述第三绕绳槽(1271)位于第一绕绳槽(1261)的上方；所述弧形座(1270)靠近转动连接件(1130)的一端设有引导孔(1272)，所述第三绕绳槽(1271)和第八过孔(1362)之间的第三联动绳(1400)穿设在引导孔(1272)内。10.根据权利要求7所述的具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，其特征在于，所述凸台(1250)在第二绕绳槽(1251)的末端设有第一调节孔(1252)，所述第一调节孔(1252)内螺合有第一空心螺栓(1255)，所述第二联动绳(1600)的末端穿过第一调节孔(1252)并与第一空心螺栓(1255)固接；所述第四导绳软管(1820)的末端通过管接件与第五过孔(1125)螺合，且所述管接件(1821)的螺纹部的外侧还螺合有第四螺母(1822)；所述臂段(1000)还包括设置在臂杆(1110)和盘部(1120)之间的系绳块(1900)，所述系绳块(1900)上设有：对应所述第一穿孔(1112)的第二调节孔(1920)，所述第二调节孔(1920)连通第一穿孔(1112)；对应所述第二穿孔(1113)的第三调节孔(1940)，所述第三调节孔(1940)连通第二穿孔(1113)；螺合所述第二调节孔(1920)的第二空心螺栓(1930)，所述第一联动绳(1500)的端部穿过第一穿孔(1112)并与所述第二空心螺栓(1930)固接；螺合所述第三调节孔(1940)的第三空心螺栓(1950)，所述第三联动绳(1400)的端部穿过第二穿孔(1113)并与所述第三空心螺栓(1950)固接。

技术总结
本发明涉及具有多重联动约束的绳驱分段联动柔性机械臂，包括依次连接成操作臂的臂段，其包括七个及以上的关节臂；限定间隔的两关节臂在中间关节臂的两端沿臂段的第一摆动轴或第二摆动轴的相反旋向等角度转动的第一联动结构；限定间隔的每两关节臂在中间关节臂的两端沿基本垂直于第一联动结构两相反旋向等角度转动的第二联动结构；限定每间隔4n+1个关节臂的两个关节臂在中间4n+1个关节臂的两端沿第一联动结构所限定的两个旋向等角度转动的第三联动绳；限定每间隔2n+1个关节臂的两个关节臂在中间2n+1个关节臂的两端沿第二联动结构所限定的两个旋向等角度转动的第四联动绳。通过臂段内多关节臂间的联动约束，实现臂段在两个自由度上的高精度和大角度的运动。臂段在两个自由度上的高精度和大角度的运动。臂段在两个自由度上的高精度和大角度的运动。


技术研发人员：徐文福 李君祥 袁晗 梁斌
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：2023.06.12
技术公布日：2023/9/12