[發明專利]基于差動行星齒輪的雙輸入多輸出協同裝置

有效

• 申請號: 201610339800.5
• 申請日: 2016-05-20
• 公開（公告）號: CN105840763B
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 樊紹巍;何其佳;劉源;姜力;楊大鵬;程明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: F16H48/06
• 分類號: F16H48/06;F16H57/023;F16H57/021
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 王大為

技術領域

本發明涉及一種協同裝置，具體涉及基于差動行星齒輪的雙輸入多輸出協同裝置。

背景技術

神經科學關于人手抓取協同性的研究發現，人手雖然在日常生活中能夠以不同抓取姿勢完成不同類型物體的抓取及操作任務，但這些不同的抓取姿勢都可以通過較少數的特征姿勢線性組合而成，且復現誤差能控制在可接受范圍內。在此基礎上，機器人領域陸續研制出了不同的類型的采用姿勢協同理論的仿人假手。這些假手都是采用少輸入特征姿勢貢獻率作為自變量來線性組合以復現人手多種多樣的抓取姿勢。這種少輸入多輸出的形式決定了差動機構是機械實現較好的選擇。

在此基礎上，上海交通大學采用兩根主運動軸帶動不同行星齒輪模塊運動，每個行星齒輪模塊輸出至不同的關節以帶動關節轉動的形式實現了姿勢協同理論的機械實現。但其缺點在于不同關節對應的不同行星齒輪以并排的形式排列在假手本體外部，導致實現機構過于龐大，無法集成于假手手掌，驅動機構對于空間使用效率不高。

華中科技大學采用直線導軌的形式，通過導軌間不同的間距實現在兩輸入的情況下，四指掌指關節的定比例傳動，由于掌指關節本身具有較高的相關性，且關節間的運動比例更加接近于1，因此克服了傳動機構龐大不能外置的缺點。但由于這種姿勢協同機械復現方式只能夠實現四指掌指關節的運動協同性，各個手指的各個關節間的運動則需要單獨來進行協同或者耦合驅動。這就打破了人手本身全部關節作為整體的協同特性，在單獨驅動某一特征姿勢維度時，會有異常的姿勢產生，這將增加假手控制難度和控制直觀性。再加之如果把人手四指所有關節作為一個整體進行姿勢協同分析時，沿著第一特征姿勢維度的驅動往往表現出的是人手四指掌指關節的運動，沿著第二特征姿勢維度驅動往往表現出的是人手四指指間關節的運動。

而這種人手掌指關節和指間關節的單獨運動，很大程度上的體現了人手的靈巧性。因此，一種能夠集成于手掌，同時能夠盡可能保留人手四指姿勢協同整體性的驅動機構是需要的。

發明內容

本發明為解決現有的協同假手驅動機構龐大無法集成于手掌，及只能實現四指掌指關節的運動協同性，各個手指的各個關節間的運動則需要單獨來進行協同或者耦合驅動的問題，而提供基于差動行星齒輪的雙輸入多輸出協同裝置。

本發明為解決上述問題而采用的技術方案是：它包括第一差動行星齒輪機構、第二差動行星齒輪機構和差動行星齒輪傳動齒輪組件，第一差動行星齒輪機構包括第一輸出軸端軸承、第一齒輪架齒輪、第一齒輪架固定齒輪、第一輸出軸、第一行星輪組件、第一輸出軸連接桿、第一輸入軸齒輪、第一輸入軸、兩個第一輸入軸端滑動軸承、兩個第一輸出軸中部軸承和兩個第一輸入軸中部軸承，第二差動行星齒輪機構包括第二輸入軸端軸承、第二輸入軸軸套、第二輸入軸齒輪、第二輸入軸、第二行星輪組件、第二輸出軸連接桿、第二齒輪架齒輪、第二輸出軸、兩個第二輸出軸端滑動軸承、兩個第二輸入軸中部軸承和兩個第二輸出軸中部軸承，第一輸出軸端軸承和第一輸出軸連接桿由第一輸出軸的輸出端至第一輸出軸的輸入端依次套裝在第一輸出軸上，第一輸出軸的輸入端穿過兩個第一輸出軸中部軸承插裝在第一行星輪組件上，兩個第一輸出軸中部軸承安裝在第一行星輪組件上，第一齒輪架齒輪和第一齒輪架固定齒輪均套裝在第一行星輪組件上，兩個第一輸入軸端滑動軸承和第一輸入軸齒輪依次套裝在第一輸入軸的輸入端上，兩個第一輸入軸中部軸承安裝在第一行星輪組件上，第一輸入軸的輸出端插裝在兩個第一輸入軸中部軸承上，第二輸入軸端軸承、第二輸入軸軸套和第二輸入軸齒輪依次套裝在第二輸入軸的輸入端上，兩個第二輸入軸中部軸承安裝在第二行星輪組件上，第二輸入軸的輸出端插裝在兩個第二輸入軸中部軸承上，兩個第二輸出軸端滑動軸承和第二輸出軸連接桿依次套裝在第二輸出軸的輸出端上，兩個第二輸出軸中部軸承安裝在第二行星輪組件上，且第二輸出軸的輸入端插裝在兩個第二輸出軸中部軸承上，第一差動行星齒輪機構和第二差動行星齒輪機構并排設置，第一輸出軸和第一輸入軸同軸設置，第二輸入軸和第二輸出軸同軸設置，第一齒輪架齒輪與第二輸入軸齒輪齒嚙合，且第一輸出軸的軸線與第二輸入軸的軸線平行設置，第一輸入軸齒輪和第二齒輪架齒輪分別與差動行星齒輪傳動齒輪組件齒嚙合。

本發明的有益效果是：

1、本發明的差動行星齒輪使用空間尺寸較小，適用于假肢手、靈巧手、機械臂等領域中。