[發(fā)明專利]利用鋼絲傳動的雙輸入軸變速比關(guān)節(jié)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710050785.7
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106826904B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱延河;隋東寶;馬舜;趙杰
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B25J17/00
• 分類號: B25J17/00;B25J17/02
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 高志光

利用鋼絲傳動的雙輸入軸變速比關(guān)節(jié)，它涉及一種變速關(guān)節(jié)，以解決現(xiàn)有采用電機調(diào)速實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)運動，電機占用空間大，電機輸出扭矩較大，以及實時性差的問題，它包括從動軸、主動軸、支撐架、凸輪、關(guān)節(jié)軸、一號鋼絲繩、二號鋼絲繩和三號鋼絲繩；所述關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動安裝在所述支撐架上，主動軸和從動軸均轉(zhuǎn)動安裝在所述支撐架和所述關(guān)節(jié)軸上，所述凸輪布置在所述主動軸和所述從動軸之間且固裝在所述關(guān)節(jié)軸上；所述一號鋼絲繩的兩端分別固裝在所述主動軸上，所述二號鋼絲繩的一端固定在所述從動軸的鄰近關(guān)節(jié)軸的一端；所述三號鋼絲繩的一端固定在所述主動軸上遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)軸的一端。本發(fā)明用于機器人關(guān)節(jié)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變速關(guān)節(jié)，具體涉及一種機器人上使用的利用鋼絲傳動的雙輸入軸變速比關(guān)節(jié)。

背景技術(shù)

對于機器人來講，關(guān)節(jié)的運動控制是至關(guān)重要的一環(huán)。目前多采用直接控制電機轉(zhuǎn)速的方法，該方法需要考慮電機功率、最大輸出轉(zhuǎn)矩及動態(tài)響應(yīng)，電機負(fù)擔(dān)大，輸出扭矩較大，從而導(dǎo)致電機尺寸增加，成本上升，而且實時性不理想。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為解決現(xiàn)有采用電機調(diào)速實現(xiàn)機器人關(guān)節(jié)運動，電機占用空間大，電機輸出扭矩較大，以及實時性差的問題，進(jìn)而提供一種利用鋼絲傳動的雙輸入軸變速比關(guān)節(jié)。

本發(fā)明為解決上述問題采取的技術(shù)方案是：

利用鋼絲傳動的雙輸入軸變速比關(guān)節(jié)包括從動軸、主動軸、支撐架、凸輪、關(guān)節(jié)軸、一號鋼絲繩、二號鋼絲繩和三號鋼絲繩；

所述關(guān)節(jié)軸轉(zhuǎn)動安裝在所述支撐架上，主動軸和從動軸并列布置，所述主動軸的軸向與所述關(guān)節(jié)軸的軸向垂直，主動軸和從動軸均轉(zhuǎn)動安裝在所述支撐架和所述關(guān)節(jié)軸上，所述凸輪布置在所述主動軸和所述從動軸之間且固裝在所述關(guān)節(jié)軸上，所述凸輪上鄰近主動軸的輪面的邊緣上加工有主動圓弧形繩槽，所述凸輪上鄰近從動軸的輪面的邊緣上加工有從動圓弧形繩槽；

所述一號鋼絲繩的兩端分別固裝在所述主動軸上，所述一號鋼絲繩纏繞在主動軸和從動軸的輪槽上，纏繞在所述主動軸和所述從動軸上的一號鋼絲繩沿所述主動軸的軸向投影呈“8”字形，所述二號鋼絲繩的一端固定在所述從動軸的鄰近關(guān)節(jié)軸的一端，所述二號鋼絲繩鋪設(shè)在所述從動圓弧形繩槽后纏繞在從動軸上，所述二號鋼絲繩的另一端固定在所述從動軸上；

所述三號鋼絲繩的一端固定在所述主動軸上遠(yuǎn)離關(guān)節(jié)軸的一端，所述三號鋼絲繩鋪設(shè)在所述主動圓弧形繩槽后纏繞在主動軸上，所述三號鋼絲繩的另一端固定在所述主動軸上；所述二號鋼絲繩在從動軸上的繩段與所述三號鋼絲繩在主動軸上繩段的纏繞方向相反。

本發(fā)明的有益效果是：一、采用凸輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行變速，可降低對電機輸出扭矩的需求，起到二級減速器的作用，同時傳動比可變。

二、該結(jié)構(gòu)具有更好的動態(tài)特性，實時性較高。由于人在正常行走時，凸輪的轉(zhuǎn)角大約在0-35°，此時對外骨骼膝關(guān)節(jié)的出力沒有要求，但是需要高速；人在上樓梯或從下蹲到起立的過程中，凸輪的轉(zhuǎn)角接近135°，角度越大，對出力的要求越大，而不需要高速，由于電機輸出轉(zhuǎn)矩恒定，普通的傳動機構(gòu)無法滿足此要求。此凸輪的外輪廓半徑隨著轉(zhuǎn)角的增大而增大，傳動比隨之增大，因此能夠在小轉(zhuǎn)角時提供高轉(zhuǎn)速、小出力，在大轉(zhuǎn)角時提供低轉(zhuǎn)速、大出力。利用鋼絲繩及凸輪進(jìn)行合理的動力分配，實現(xiàn)電機驅(qū)動外骨骼機器人或仿人機器人，實現(xiàn)用于膝關(guān)節(jié)、肢肘關(guān)節(jié)和肩關(guān)節(jié)等屈伸自由度的運動，提高了能量利用率與傳動效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1的主視圖；

圖3為圖2的右視圖；

圖4為圖2的左視圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。