[发明专利]一种二自由度绳传动差动机构

说明书

本发明公开了一种二自由度绳传动差动机构，包括安装座，所述安装座上控制设有一对驱动轮，所述安装座端部转动设有十字轴，所述十字轴两侧转动设有导向轮，所述十字轴上下端分别转动设有输出架和输出轮，所述输出架和所述输出轮固定连接；所述驱动轮、导向轮和输出轮上均设有内外两层线槽，本发明一种二自由度绳传动差动机构，相较于传统的绳传动差动机构，本发明的传动绳与驱动轮固定，同时轮和线之间不产生相对滑动，传动精度高、传动效率高；本发明通过十字轴连接导向轮和输出轮，使得机构的俯仰和侧摆转轴交叉在一点，简化多自由度串联机器人的空间解算难度，大幅降低机器人运动轨迹规划、优化的时间和难度。

技术领域

本发明涉及机器人关节技术领域，特别涉及一种二自由度绳传动差动机构。

背景技术

机器人产业的不断发展，越来越复杂构型的机器人诞生，很多工作场景需要转轴交叉于一点的二自由度关节。二自由度差动轮系是一种典型的结构，常规差动轮系采用锥齿传动和基于绳传动线轮的二自由度差动结构等。相对于锥齿差动结构，绳传动差动结构具有传动精度高的特点，适合应用于高精度传动场景，但目前其还存在线轮层级多结构复杂、传动绳干涉交叉可靠性差和占用空间大等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二自由度绳传动差动机构，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明公开了一种二自由度绳传动差动机构，包括安装座，所述安装座上控制设有一对驱动轮，所述安装座端部转动设有十字轴，所述十字轴两侧转动设有导向轮，所述十字轴上下端分别转动设有输出架和输出轮，所述输出架和所述输出轮固定连接；所述驱动轮、导向轮和输出轮上均设有内外两层线槽，所述驱动轮、导向轮和输出轮的线槽上绕设有两端固定在所述驱动轮上的第一传动绳和第二传动绳；所述驱动轮轴线与所述导向轮轴线平行；所述驱动轮、导向轮和输出轮上的内外线槽半径满足：所述驱动轮内外线槽半径比等于所述导向轮内外线槽半径比等于所述输出轮内外线槽半径比。

所述安装座上固定设有驱动所述驱动轮转动的驱动器，所述十字轴通过水平轴转动连接所述导向轮，所述十字轴通过竖直轴转动连接所述输出架和输出轮，一对所述导向轮对称布置在所述十字轴上。

同一侧的所述驱动轮和导向轮的内外线槽处于同一平面，所述导向轮和所述输出轮的内外线槽所在平面垂直，所述导向轮和所述输出轮的内外线槽边缘分别相切。

所述驱动轮上的内外两层线槽上均设有锁止点，两个分别锁止点布置于所述驱动轮的高端和低端，所述锁止点通过螺钉将所述第一传动绳和第二传动绳与所述驱动轮固定。

所述第一传动绳由所述驱动轮低端锁止点出发，经所述驱动轮高端绕进所述导向轮低端后，再经所述输出轮后侧绕进另一侧所述导向轮并从另外一侧所述导向轮的低端绕出，最后经另外一侧所述驱动轮高端绕进并与另一侧所述驱动轮下侧锁止点固定；两根所述第二传动绳分别由两侧所述驱动轮高端锁止点出发，经所述驱动轮低端绕进所述导向轮高端，再绕至所述输出轮前侧并连接于所述输出架上端面。

所述输出架上端面固定安装有拉紧装置，所述第二传动绳两端通过所述拉紧装置拉紧。

所述输出轮上安装有固定螺栓，所述输出轮与所述输出架通过固定螺栓固定。

所述第一传动绳和所述第二传动绳为钢丝绳或聚乙烯纤维线。

所述驱动器驱动器为减速电机，型号为N20倒装型减速电机。

本发明的有益效果：本发明一种二自由度绳传动差动机构，相较于传统的绳传动差动机构，本发明的传动绳与驱动轮固定，同时轮和线之间不产生相对滑动，传动精度高、传动效率高；本发明通过十字轴连接导向轮和输出轮，使得机构的俯仰和侧摆转轴交叉在一点，简化多自由度串联机器人的空间解算难度，大幅降低机器人运动轨迹规划、优化的时间和难度；本发明通过在轮系上设有两层线槽，通过线槽的运用，可以简化结构，使得本发明具有结构紧凑、传动绳之间无交叉干涉和无相对滑动的优点。