具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元

摘要

具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，它涉及一种机器人关节用挠性驱动单元，以解决现有的钢丝绳驱动的机器人关节用挠性驱动装置无法实现张力反馈和关节全闭环控制以及没有无级双向锁紧和动滑轮组安全保护的问题，它包括驱动单元机架、驱动装置、传动装置和输出装置；它还包括电机码盘、关节编码器、两个张力传感器和两个限位开关；所述传动装置由底部钢丝绳双向锁紧装置、两套底部导向定滑轮装置、两个侧面导向定滑轮装置、两个动滑轮装置、四个动滑轮组用圆柱导轨、输出装置用第一牵引钢丝绳、输出装置用第二牵引钢丝绳、第一滑轮牵引钢丝绳和第二滑轮牵引钢丝绳构成。本发明用于机器人关节驱动。

主权项

具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，它包括驱动单元机架、驱动装置、传动装置和输出装置(1)；所述驱动单元机架包括底座(8)、输出装置固定板(9)和驱动装置固定板(13)；其特征在于：所述驱动单元还包括电机码盘(2)、关节编码器(19)、两个张力传感器(20)和两个限位开关(21)；所述驱动装置由伺服电机(10)、减速器(12)和输出轴套(14)构成；所述传动装置由底部钢丝绳双向锁紧装置(15)、两套底部导向定滑轮装置(7)、两个侧面导向定滑轮装置(16)、两个动滑轮装置(11)、四个动滑轮组用圆柱导轨(4)、输出装置用第一牵引钢丝绳(3‑1)、输出装置用第二牵引钢丝绳(3‑2)、第一滑轮牵引钢丝绳(5)和第二滑轮牵引钢丝绳(6)构成；所述输出装置(1)包括关节编码器端盖(1‑1)、支架(1‑3)、压绳板(1‑4)、输出绳轮支撑轴(1‑5)和输出绳轮(1‑6)，关节编码器(19)通过关节编码器端盖(1‑1)安装在输出装置支架(1‑3)上，关节编码器(19)的输出轴与输出绳轮支撑轴(1‑5)的固接且二者的轴线重合，输出绳轮(1‑6)通过轴承安装在输出绳轮支撑轴(1‑5)上，压绳板(1‑4)安装在输出绳轮(1‑6)的的外侧边缘上；每个底部导向定滑轮装置(7)包括底部定滑轮支撑架(7‑4)和两组底部导向定滑轮机构(7‑1)，每组底部导向定滑轮机构(7‑1)由底部定滑轮(7‑1‑1)、底部轴承(7‑1‑2)、底部定滑轮心轴(7‑1‑3)和底部定滑轮支撑架(7‑4)构成，底部定滑轮心轴(7‑1‑3)安装在底部定滑轮支撑架(7‑4)上，底部定滑轮(7‑1‑1)通过底部轴承(7‑1‑2)安装在底部定滑轮心轴(7‑1‑3)上；每个动滑轮装置(11)由侧面挡板(11‑3)、壳体(11‑2)、钢丝绳固定件(11‑6)和两个动滑轮组件(11‑1)构成，两个动滑轮组件(11‑1)并排安装在壳体(11‑2)内，侧面挡板(11‑3)盖合在壳体(11‑2)上，张力传感器(20)固装在壳体(11‑2)的上端面，张力传感器(20)的上端固装有钢丝绳固定件(11‑6)，限位开关(21)固装在侧面挡板(11‑3)的侧壁上，每个动滑轮组件(11‑1)包括动滑轮心轴(11‑1‑7)、动滑轮(11‑1‑5)和动滑轮轴承(11‑1‑6)，动滑轮(11‑1‑5)通过动滑轮轴承(11‑1‑6)安装在动滑轮心轴(11‑1‑7)上；每个动滑轮装置(11)中的两个动滑轮心轴(11‑1‑7)平行设置且二者的轴线位于同一水平面上，两个动滑轮心轴(11‑1‑7)都安装在壳体(11‑2)上；底部钢丝绳双向锁紧装置(15)包括支撑座(15‑8)、支架(15‑7)和两组钢丝绳锁紧机构；支撑座(15‑8)的上端安装在底座(8)的下端面上，支架(15‑7)安装在支撑座(15‑8)上；每组钢丝绳锁紧机构包括螺钉(15‑3)、滑块(15‑2)和辅助绳轮(15‑9)，螺钉(15‑3)穿过支架(15‑7)并与滑块(15‑2)螺纹连接，且螺钉(15‑3)伸入底座(8)侧壁上设有的定位孔内，螺钉(15‑3)的轴线与辅助绳轮(15‑9)的轴线相垂直设置；每个侧面导向定滑轮装置(16)包括侧面第一定滑轮(16‑1)、侧面第二定滑轮(16‑2)、侧面第三定滑轮(16‑3)、侧面第一定滑轮心轴(16‑4)、侧面第二定滑轮心轴(16‑5)和侧面第三定滑轮心轴(16‑6)，侧面第一定滑轮(16‑1)通过轴承安装在侧面第一定滑轮心轴(16‑4)上，侧面第二定滑轮(16‑2)通过轴承安装在侧面第二定滑轮心轴(16‑5)上，侧面第三定滑轮(16‑3)通过轴承安装在侧面第三定滑轮心轴(16‑6)上，侧面第一定滑轮心轴(16‑4)、侧面第二定滑轮心轴(16‑5)和侧面第三定滑轮心轴(16‑6)的轴线平行；所述两个底部导向定滑轮装置(7)并列设置在底座(8)上，每组导向定滑轮机构(7‑1)中的两个底部定滑轮(7‑1‑1)的径向中垂面重合，且两个底部定滑轮心轴(7‑1‑3)的轴线平行位于同一水平面上，每个底部定滑轮支撑架(7‑4)与底座(8)可拆卸连接，底部钢丝绳锁紧器(15)位于四组底部导向滑轮机构(7‑1)构成矩阵的中部，支撑座(15‑8)安装在底座(8)的下端面上，输出轴套(14)位于底部钢丝绳锁紧器(15)的上方，输出轴套(14)与位于其上方的减速器(12)的输出端连接，减速器(12)的输入端与位于其上方的伺服电机(10)的输出端连接，电机码盘(2)安装在伺服电机(10)上，驱动装置固定板(13)水平安装在减速器(12)的下端侧壁上；每个底部导向定滑轮装置(7)的上方各设有一个侧面导向定滑轮装置(16)，侧面第一导向定滑轮心轴(16‑4)的轴线与底部定滑轮心轴(7‑1‑3)的轴线垂直设置，侧面第一定滑轮(16‑1)、侧面第二定滑轮(16‑2)和侧面第三定滑轮(16‑3)均位于驱动装置固定板(13)的下方，侧面第一定滑轮心轴(16‑4)、侧面第二定滑轮心轴(16‑5)和侧面第三定滑轮心轴(16‑6)均固装在底座(8)上；输出装置固定板(9)设置在伺服电机(10)的上方，四个动滑轮组用圆柱导轨(4)均布固设在输出装置固定板(9)和驱动装置固定板(13)之间，且每个动滑轮组用圆柱导轨(4)与每个底部导向定滑轮机构(7‑1)一一对应设置；位于一个底部导向定滑轮装置(7)上方的两个动滑轮组用圆柱导轨(4)之间设有一个动滑轮装置(11)，位于另一个底部导向定滑轮装置(7)上方的另两个动滑轮组用圆柱导轨(4)之间设有另一个动滑轮装置(11)，每个动滑轮装置(11)沿相应的两个动滑轮组用圆柱导轨(4)上下滑动；每个侧面导向定滑轮装置(16)与每组钢丝绳锁紧机构一一对应设置，侧面第一导向定滑轮心轴(16‑4)的轴线与辅助绳轮(15‑9)的轴线平行，第一滑轮牵引钢丝绳(5)的一端固接在输出轴套(14)上，第一滑轮牵引钢丝绳(5)依次缠绕侧面第一定滑轮(16‑1)、动滑轮装置(11)中的一个动滑轮(11‑1‑5)、位于同一组导向定滑轮机构(7‑1)的两个底部定滑轮(7‑1‑1)、所述动滑轮装置(11)中的另一个动滑轮(11‑1‑5)、侧面第二定滑轮(16‑2)、侧面第三定滑轮(16‑3)和底部钢丝绳双向锁紧装置(15)中的一个辅助绳轮(15‑9)，第一滑轮牵引钢丝绳(5)的另一端固接在滑块(15‑2)上；第二滑轮牵引钢丝绳(6)与第一滑轮牵引钢丝绳(5)缠绕方式相同，且二者对称布置；输出装置用第一牵引钢丝绳(3‑1)布置在第一滑轮牵引钢丝绳(5)的上方，输出装置用第二牵引钢丝绳(3‑2)布置在第二滑轮牵引钢丝绳(6)的上方；支架(1‑3)固装在输出装置固定板(9)的上端面上，输出装置用第一牵引钢丝绳(3‑1)的一端端头与一个钢丝绳固定件(11‑6)连接，输出装置用第二牵引钢丝绳(3‑2)的一端端头与另一个钢丝绳固定件(11‑6)连接，输出装置用第一牵引钢丝绳(3‑1)和输出装置用第二牵引钢丝绳(3‑2)均穿过输出装置固定板(9)缠绕在输出绳轮(1‑6)上的导向槽(1‑6‑1)内，且二者一同从导向槽(1‑6‑1)的最高点处的穿线孔穿出并用压绳板(1‑4)将其固定在输出绳轮(1‑6)上。