[发明专利]一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置

说明书

本发明涉及一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置，包括光电编码器、永磁直流力矩电机、前支架、电磁制动机构、制动法兰、周转轮系、传动轴、卷筒、柔索、测力导向机构、柔索导向机构、自动收绳机构、后支架、顶板、减磨环、底板、侧板几部分。电磁制动机构通电，内齿圈被制动，周转轮系为行星轮系，永磁直流力矩电机驱动太阳轮转动，经行星轮系减速后，实现柔索在电机控制下的收放；电磁制动机构断电，内齿圈脱离制动，周转轮系为差动轮系，行星架不受电机控制，卷筒在自动收绳机构恢复力的作用下反转，实现自动收绳功能。本发明兼具可控收放绳、自动收绳、测力和防跳绳等功能，整体模块化设计，结构紧凑，能耗小，柔索缠绕规则整齐，工作效率高。

技术领域

本发明涉及一种柔索、线缆驱动装置，特别涉及一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置。

背景技术

柔索传动利用柔索取代传统刚性连接件作为传动元件。与传统的传动机构相比，柔索传动具有负载自重比大、速度精度比高、响应速度快、柔顺性好、工作方式灵活、环境适应能力强等优点。柔索传动作为一种迅速兴起的传动方式，在加工装配、航空航天、医疗康复等工程领域已经得到了广泛的应用，尤其是在康复医疗领域，例如美国哥伦比亚大学设计的C-ALEX下肢康复机器人；意大利帕多瓦大学研发的NeReBot机器人；南京航空航天大学研制的并联柔索驱动腰部康复机器人；哈尔滨工程大学研制的刚柔混联下肢康复机器人等。

在柔索传动的应用过程中，正常工作时需要实现收、放绳的实时有效控制，工作结束后需要将柔索整齐复位。目前，在工作结束后实现柔索驱动装置的收绳通常是通过电机反转来实现，但这样大大降低了收绳效率，而且增加能耗。如何实现柔索驱动装置的自动收绳，是本发明拟解决的一个技术问题。一种带排绳功能的矿用钢丝绳自动收绳装置【专利号CN106348092A】通过转速传感器以及扭矩传感器的信号反馈，实现自动调速以及恒扭矩回收钢丝绳，但控制过程过于复杂，可靠性低。自动收绳装置【专利号CN107399640A】通过电机与传动机构控制实现自动收绳，消耗额外能量，并且难以控制收绳程度。电梯载荷替载试验系统的钢丝绳自动收绳方法及装置【专利号CN108408524A】通过以单片机为核心的控制系统控制电机转动收绳。天车滑轮防跳绳装置【专利号CN200920030314.0】通过在机架顶端安装挡绳架来实现防跳绳，挡绳架由横向轴和轴套机构配合组成，挡绳架只有一个。防跳绳装置【专利号CN201620532571.4】通过触发杆实时监控卷筒钢丝绳情况，当发生跳绳时触发杆触发触动开关，中止卷筒绳作业。防跳绳安全装置和工程机械【专利号CN201320174682.9】通过触发部和传感器可以将微小的跳绳信号放大，虽然灵敏度较高，但成本也相应提高。

为了充分发挥柔索驱动的优势，综合分析现有的柔索驱动装置的优劣，一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置须满足以下几个要求：驱动装置结构紧凑、占用空间小，便于可重构和模块化设计；能够根据需要实时完成收放绳功能；工作结束后柔索自动整齐复位；能实现多自由度的柔索牵引；柔索不脱落、卡死，工作效率高；实时动态检测柔索张力，测量误差低。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置，可以实现柔索可控收放、自动收绳、测力、导向以及防跳绳、防压绳等功能。

一种具有自动收绳功能的柔索驱动装置，包括光电编码器1、永磁直流力矩电机2、前支架3、电磁制动机构4、制动法兰5、周转轮系6、传动轴7、卷筒8、柔索9、测力导向机构10、柔索导向机构11、自动收绳机构12、后支架13、顶板14、减磨环15、底板16、侧板17，其中，光电编码器1、永磁直流力矩电机2、电磁制动机构4、制动法兰5、周转轮系6、传动轴7以及卷筒8的轴线重合，其特征在于：

上述的永磁直流力矩电机2固定在前支架3外侧，电机输出轴通过平键与周转轮系6的太阳轮6_1连接，电机尾部安装有光电编码器1。