[发明专利]一种钢丝双向驱动变速比输出旋转关节

说明书

一种钢丝双向驱动变速比输出旋转关节，它涉及一种变速旋转关节，以解决现有采用电机调速实现外骨骼关节运动，电机输出扭矩较大，关节运动精度较低的问题，它包括输入轴、一号钢丝绳、凸轮、二号钢丝绳和关节轴；所述关节轴安装在支架上，所述输入轴转动安装在支架和关节轴上，所述一号钢丝绳的一端与所述凸轮的远离所述关节轴的一端固接，所述一号钢丝绳铺设在所述圆弧形绳槽后缠绕在所述输入轴上，所述一号钢丝绳的另一端固定在所述输入轴上，所述二号钢丝绳的一端与所述凸轮的邻近所述关节轴的一端固接，所述二号钢丝绳铺设在所述圆弧形绳槽后缠绕在所述输入轴上，所述二号钢丝绳的另一端固定在所述输入轴上。本发明用于外骨骼机器人关节。

技术领域

本发明涉及一种变速旋转关节，具体涉及一种外骨骼机器人上使用的钢丝双向驱动变速比输出旋转关节。

背景技术

对于外骨骼机器人来讲，关节运动控制是至关重要的一环。目前已有的关节调速设计大多是以控制电机转速为主，这种运动设计精度较低，对电机要求较高，电机负担大，从而导致电机的体积与成本增加。

发明内容

本发明是为解决现有采用电机调速实现外骨骼关节运动，电机输出扭矩较大，关节运动精度较低的问题，进而提供一种钢丝双向驱动变速比输出旋转关节。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：一种钢丝双向驱动变速比输出旋转关节包括输入轴、一号钢丝绳、凸轮、二号钢丝绳和关节轴；

所述关节轴安装在支架上，所述输入轴转动安装在支架和关节轴上，所述凸轮转动安装在所述关节轴上，所述输入轴的轴向与所述关节轴的轴向垂直，所述凸轮的轮面上加工有缠绕钢丝绳的圆弧形绳槽，所述一号钢丝绳的一端与所述凸轮的远离所述关节轴的一端固接，所述一号钢丝绳铺设在所述圆弧形绳槽后缠绕在所述输入轴上，所述一号钢丝绳的另一端固定在所述输入轴上，所述二号钢丝绳的一端与所述凸轮的邻近所述关节轴的一端固接，所述二号钢丝绳铺设在所述圆弧形绳槽后缠绕在所述输入轴上，所述二号钢丝绳的另一端固定在所述输入轴上，所述一号钢丝绳和所述二号钢丝绳在输入轴的绳段为同方向缠绕。

本发明的有益效果是：一、采用凸轮结构进行变速，可降低对电机输出扭矩的需求，起到二级减速器的作用，同时传动比可变。

二、该结构具有更好的动态特性，实时性较高，传动更加精确。由于人在正常行走时，凸轮的转角大约在0°～35°，此时对外骨骼膝关节的出力没有要求，但是需要高速；人在上楼梯或从下蹲到起立的过程中，凸轮的转角接近135°，角度越大，对出力的要求越大，而不需要高速，由于电机输出转矩恒定，普通的传动机构无法满足此要求。此凸轮的外轮廓半径随着转角的增大而增大，传动比随之增大，因此，能够在小转角时提供高转速、小出力，在大转角时提供低转速、大出力。利用钢丝绳及凸轮进行合理的动力分配，实现电机驱动外骨骼机器人或仿人机器人，实现膝关节、或者肢肘关节和肩关节等屈伸自由度的运动，提高了能量利用率与传动效率。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的整体结构主视图；

图3为图2的A-A向视图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

结合图1-图3说明，一种钢丝双向驱动变速比输出旋转关节包括输入轴1、一号钢丝绳2、凸轮3、二号钢丝绳4、关节轴5和支架6；

所述关节轴5转动安装在所述支架6上，所述输入轴1转动安装在支架6和关节轴5上，所述凸轮3转动安装在所述关节轴5上，所述输入轴1的轴向与所述关节轴5的轴向垂直；