[发明专利]一种利用钢丝传动锥形盘输出式旋转关节

说明书

技术领域

本发明涉及一种机器人传动关节，具体涉及一种利用钢丝传动锥形盘输出式旋转关节。

背景技术

机器人(Robot)是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。机器人主要分为工业机器人、固定式机器人和移动式机器人。机器人结构的核心是机器人的关节，机器人的任何运动均由转动关节组成。工业机器人则完全由转动关节串联组成，由各个关节之间的联动实现机器人的各种位置和姿态，达到不同的效果。移动机器人分为足式和轮式，均需要转动关节作为驱动，并且机器人上的执行机构也需要转动关节来驱动，固定式的机器人也是如此。特别是现在一些新型的机器人比如外骨骼之类的对关节的尺寸，效率有着特殊要求的机器人，在转动关节的设计上更是需要注意。因此，机器人的转动关节设计的优劣往往决定着机器人整体性能的好坏。以往机器人的机构往往是采用特定的传动方式、为实现某特定功能而专门设计的，通常，电机轴均与转轴重合，但是由于电机自身的长度的限制，导致机器人的关节尺寸比较大，对机器人整体结构的影响也比较大，或者在关节处采取齿轮传动的方式将驱动装置放在机械臂中，但是由于使用了齿轮的传动机构，由于加工以及齿轮本身滑动传动的特点，会导致效率比较低。所以传统机器人旋转关节的尺寸也比较大，结构复杂，拆装维修困难。但是目前已有的驱动关节，一般电机轴线与机器人臂的关节轴线相垂直，一方面由于电机的配置需要空间，就会使杆件的横截面积增大，限制了机器人空间上使用；另一方面也会影响机器人杆件的美观程度。类似的许多关节装置，电机轴与杆件垂直，电机位置处的杆件体积较大。因此，这类关节不适合制造结构紧凑，关节数量多，并且要求传动比精确、可靠的场合。

除此之外，很多关节驱动机构，一般都是由多个关节、驱动器和传动机构组成的，目前公开的关节器的传动机构，其关节的活动都是由单独的齿轮等机械直接带动或者传动。目前公开的驱动机构，多是齿轮机构联合驱动，机械直接带动关节的运动，由于机件和机件之间总会有一定的间隙，影响关节线性地协调地运动，影响关节运动的正确性、稳定性、和可操作性。比如，涡流蜗杆的传动机构，能量传输效率太低，功率损耗太大，驱动器的能力不能充分的利用，再加上如前所说的问题，给比较精确的关节驱动机构，带来更多的麻烦。为解决以上的不足，在技术上可以采取一些补偿办法，但是它会使关节驱动器变的更加复杂。

发明内容

本发明为解决现有的驱动关节可靠性差、能量传输效率低以及影响机器人使用空间小的问题，而提供一种利用钢丝传动锥形盘输出式旋转关节。

本发明的一种利用钢丝传动锥形盘输出式旋转关节包括小臂、两个钢丝固定预紧装置、大臂轴、锥轴、轴承座、电机座、电机、大臂、钢丝绳，大臂轴的下端固定在大臂上，大臂轴的上端设有铰接孔，轴承座固定在大臂上，锥轴的两端分别与轴承座和铰接孔铰接，锥形轴的输入端与电机输出轴连接，电机固定在电机座上，电机座与大臂固连，小臂的一端设有锥盘，锥盘的轴心处设有安装孔，安装孔与大臂轴转动连接，锥盘的锥盘锥形面与锥轴上的锥轴锥形面贴合，锥轴锥形面上设有螺旋槽，锥盘锥形面上设有与螺旋槽相对应的钢丝绳槽，螺旋槽中缠绕有数圈钢丝绳，钢丝绳的两端分别放入钢丝绳槽中，钢丝绳的两端由钢丝固定预紧装置固定预紧，钢丝固定预紧装置固装在小臂上。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

一、基于传统关节驱动的不足，本发明设计了锥形盘钢丝传动关节结构，利用电机带动钢丝绳轮驱动关节进行转动，由于钢丝绳传动是静摩擦传动，因而效率较高。

二、由于传动比和传动轴的夹角取决于输入输出锥形轮斜角的大小，所以可以以任意的盘的大小配比出适当范围内的传动比，而且传动轴的夹角可以任意，甚至可以不在同一个平面内。

三、由于钢丝的大负载性，钢丝绳盘的轻便性，使得关节的重量和体积大大减小。

四、电机转轴与传动轴不在同一轴线上，可以节省空间，使得结构紧凑，美观。

五、钢丝在槽中传动。相比于其他钢丝传动，具有更高的稳定性和传动精度。

六、由于钢丝具有一定的弹性，在过载的情况下，可以起到缓冲的作用，在特大负载下，钢丝绳断掉可以保护机器不受损伤，钢丝的更换比较简单，成本更低，可以大大的节约成本，合理的设计，可以保证在额定负载下钢丝不发生变形。

附图说明

图1是本发明一种利用钢丝传动锥形盘输出式旋转关节的整体结构立体图；