[发明专利]一种用于外骨骼机器人的双套索驱动柔顺关节

摘要

本发明公开了一种用于外骨骼机器人的双套索驱动柔顺关节，包括驱动机构、预紧机构、套索传动机构、柔顺机构、外骨骼关节；电机带动驱动滚轮转动，绳索两端分别与驱动滚轮和负载滚轮固连，驱动力矩通过套索传动机构传递到负载滚轮，负载滚轮与外骨骼关节固连，驱动关节运动；负载滚轮设有定位孔和定位槽，可以限制关节的运动范围；预紧机构通过改变预紧螺栓的旋进深度来调节绳索预紧力，避免驱动系统出现松弛；柔顺机构使关节具有柔顺性，并且可以根据电机和关节的位移偏差测量输出力矩。本发明可以实现电机与外骨骼机器人的分离，克服了外骨骼各关节的质量和惯量过大的问题，并可以对驱动关节进行精确的位置控制和力控制。

主权项

一种用于外骨骼机器人的双套索驱动柔顺关节，其特征在于，该机构包括驱动机构（1）、预紧机构（2）、套索传动机构（3）、柔顺机构（4）和外骨骼关节（5），所述预紧机构（2）设置在驱动机构（1）上，柔顺机构（4）设置在外骨骼关节（5）上，套索传动机构（3）一端与驱动机构（1）连接，另一端与外骨骼关节（5）连接；所述驱动机构（1）包括电机（11）、固定安装在所述电机（11）转轴上的驱动滚轮、限制所述驱动滚轮在转轴轴向运动的轴套（15）和轴端挡板（13），以及固定在驱动滚轮上的第一紧定接头（16），所述驱动滚轮由平行间隔设置的第一驱动轮（14）和第二驱动轮（12）通过螺栓固定连接后构成，所述第一紧定接头（16）设置在第一驱动轮（14）和第二驱动轮（12）的间隔之中；所述预紧机构（2）包括固定板（26）、预紧挡块（23）、预紧螺栓（21）、预紧螺母（22）、定位螺栓（24）和定位螺母（25），所述电机（11）固定安装在固定板（26）上，电机（11）的转轴穿过固定板（26）中部的安装孔，预紧挡块（23）的底部和固定板（26）的上部分别设置有多个平行的槽（231），预紧挡块（23）和固定板（26）的槽（231）水平对齐后穿过定位螺栓（24）并用定位螺母（22）旋紧固连，预紧螺栓（21）安装在预紧挡块（23）上的竖直螺纹通孔（232）内，且其底端抵压在固定板（26）的上侧面上，预紧挡块（23）的一端设置有竖直的第一台阶孔（233），另一端设置有竖直的第二台阶孔（234）；所述套索传动机构（3）包括第一套管（31）、第二套管（32）、第一绳索（33）、第二绳索（34）、第二紧定接头（35）和第三紧定接头（36）；所述第一套管（31）的一端与第一台阶孔（233）相固连，另一端与柔顺机构（4）连接，所述第二套管（32）的一端与第二台阶孔（234）相固连，另一端与柔顺机构（4）连接，所述第一绳索（33）一端和第二绳索（34）的一端共同固定连接在第一紧定接头（16）上，第一绳索（33）的另一端穿过第一台阶孔（233）和第一套管（31）的内孔后与第二紧定接头（35）相固连；第二绳索（34）的另一端穿过第二台阶孔（234）和第二套管（32）的内孔后与第三紧定接头（36）相固连；所述柔顺机构（4）包括末端挡块（45）和设置在所述末端挡块（45）上侧的第一定位夹头（41）、第二定位夹头（42）、第一压缩弹簧（43）、第二压缩弹簧（44），所述末端挡块（45）上设置有竖直的第一通孔（451）和第二通孔（452），所述第一套管（31）上与柔顺机构（4）连接的一端依次穿过第一定位夹头（41）、第一压缩弹簧（43）后与第一通孔（451）连接，第一定位夹头（41）通过螺栓与第一套管（31）固定连接，所述第二套管（32）上与柔顺机构（4）连接的一端依次穿过第二定位夹头（42）、第二压缩弹簧（44）后与第二通孔（452）连接，第二定位夹头（42）通过螺栓与第二套管（32）固定连接；所述外骨骼关节（5）包括关节支架（56）、固定在所述关节支架（56）上的空心轴（55）、通过轴承连接在所述空心轴（55）上的第一关节固定板（58）和第二关节固定板（52）、固定安装在所述第一关节固定板（58）和第二关节固定板（52）下端的关节连杆（61）、固定安装在第一关节固定板（58）一侧面的负载滚轮和安装在空心轴（55）中心轴孔中用于测量关节转角的旋转电位器（54），所述第一关节固定板（58）和第二关节固定板（52）对称设置在关节支架（56）两侧，所述负载滚轮由平行间隔设置的第一滚轮（59）和第二滚轮（60）通过螺栓固定连接后构成，旋转电位器（54）的转轴与负载滚轮固定连接；所述第二紧定接头（35）和第三紧定接头（36）固定在负载滚轮上，并设置在第一滚轮（59）和第二滚轮（60）的间隔之中，所述末端挡块（45）固定设置在关节支架（56）的侧面，端盖（51）固连在第二关节固定板（52）另一侧。