[发明专利]用于机器人的钢丝传动变速比转动关节

说明书

用于机器人的钢丝传动变速比转动关节，它涉及一种下肢助力外骨骼机器人。本发明包括电机轴系、传动机构、大腿连接件和小腿连接件；电机轴系包括减速电机、轴承、轴承挡板和电机轴承座，减速电机固定在电机轴承座上，轴承挡板将轴承紧固在电机轴承座内；传动机构包括主动轴、从动轴、钢丝绳、凸轮、关节轴、关节轴轴承、钢丝绳固定块、预紧机构、主动轴轴承和从动轴轴承，传动机构上的主动轴与电机轴系上的减速电机的输出轴连接，传动机构上的关节轴的两端通过轴承与大腿连接件连接，小腿连接件的上端与关节轴固接。本发明用于下肢助力外骨骼机器人上。

技术领域

本发明涉及一种下肢助力外骨骼机器人，具体涉及用于机器人的钢丝传动变速比转动关节。

背景技术

目前，对于下肢助力外骨骼机器人来讲，膝关节和髋关节的设计是非常重要的一个环节。目前已有的膝关节和髋关节设计大多是以电机直接驱动、液压缸驱动或者曲柄连杆驱动，这些结构运动精度差，在保证大出力的情况下电机或者液压缸的负担大，导致电机或者液压缸的体积大、重量大，且不具有缓冲功能，出力不稳定。而现有的串联弹性驱动，多为与电机减速器输出端直接相连，不仅体积大，效果也不理想。

发明内容

本发明为解决现有外骨骼机器人膝关节出力小、体积大、质量重、精度差、抗冲击效果差等问题，而提出用于机器人的钢丝传动变速比转动关节。

本发明的用于机器人的钢丝传动变速比转动关节，所述转动关节包括电机轴系、传动机构、大腿连接件和小腿连接件；

电机轴系包括减速电机、轴承、轴承挡板和电机轴承座，减速电机固定在电机轴承座上，轴承挡板将轴承紧固在电机轴承座内；

传动机构包括主动轴、从动轴、钢丝绳、凸轮、关节轴、关节轴轴承、钢丝绳固定块、预紧机构、主动轴轴承、从动轴轴承，主动轴与从动轴平行设置在关节轴上，即主动轴和从动轴的轴线均与关节轴垂直设置，主动轴通过主动轴轴承与关节轴连接，从动轴通过从动轴轴承与关节轴连接，凸轮设置在主动轴与从动轴之间，且凸轮通过关节轴轴承安装在关节轴上，凸轮朝向主动轴一侧的侧面上设有主凸轮外缘，凸轮朝向从动轴一侧的侧面上设有副凸轮外缘，主动轴的上方设有主动轴走线槽，主动轴走线槽的下端设有径向通孔，从动轴的上方设有从动轴走线槽，从动轴的轴心设有轴心孔，从动轴走线槽的上端设有上通孔，从动轴走线槽的下端设有下通孔，上通孔和下通孔均与轴心孔相通，钢丝绳固定块固装在凸轮端面的上端，预紧机构固装在凸轮端面的下端，钢丝绳的一端与钢丝绳固定块固连，钢丝绳的另一端沿主凸轮外缘外轮廓表面绕在凸轮上，绕至主动轴位置处再沿主动轴的外径表面螺旋向上缠绕至径向通孔处并从径向通孔穿过再沿主动轴走线槽缠绕1圈后按“8”字形绕到从动轴的从动轴走线槽上，在从动轴走线槽中缠绕2圈后按“8”字形再绕到主动轴的主动轴走线槽上，在主动轴走线槽中缠绕2圈后按“8”字形再绕到从动轴的从动轴走线槽中，在从动轴走线槽中缠绕1圈后经上通孔、轴心孔由下通孔穿出后再沿从副凸轮外缘外轮廓表面绕在凸轮上后与预紧机构固连；

传动机构上的主动轴与电机轴系上的减速电机的输出轴连接，传动机构上的关节轴的两端通过轴承与大腿连接件连接，小腿连接件的上端与关节轴固接。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

一、本发明采用钢丝绳与凸轮实现变减速比传动，在电机功率一定的情况下，在人正常行走时提供高转速、小出力，在人上楼梯或从下蹲到起立的过程中提供低转速、大出力，提高了能量利用率。

二、采用钢丝绳传递动力的方式，相比电机直接驱动膝关节或髋关节的方式，结构更加紧凑，提高了传动效率。

三、采用钢丝绳在主动轴与从动轴走线槽上摩擦实现主动轴到从动轴的动力传递，完成转驱动关节屈伸自由度的闭环运动，体积小，重量轻。

附图说明

图1是本发明的整体结构主视图；

图2是传动机构2的立体图；