專利名稱：一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)器人領(lǐng)域中的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)技術(shù)，特別是涉及一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)廣泛應(yīng)用在機(jī)器人領(lǐng)域，在關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)中往往都設(shè)計(jì)有傳感器，因此機(jī)器人關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)必須包含有傳感器的安裝方式的設(shè)計(jì)。在外骨骼機(jī)器人中在關(guān)節(jié)上需要識(shí)別關(guān)節(jié)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，因此需要安裝有角位移傳感器?，F(xiàn)有的外骨骼式機(jī)器人大多需要人和機(jī)器共同工作，因此它們采用有效的傳動(dòng)方式將運(yùn)動(dòng)進(jìn)行傳遞，從而避免直接將笨重的動(dòng)力系統(tǒng)直接安裝在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，同時(shí)在關(guān)節(jié)出需要配有角位移傳感器。如何將傳感器的固定方式和特定傳動(dòng)方式傳動(dòng)動(dòng)力的關(guān)節(jié)綜合考慮、集成設(shè)計(jì)將影響到設(shè)計(jì)的簡潔性及靈巧性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，能夠?qū)鞲衅髋c關(guān)節(jié)、傳動(dòng)系統(tǒng)有效集成在一起。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:提供一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括有主級(jí)桿、次級(jí)桿和階梯釘，所述階梯釘上的第一段臺(tái)階固定有傳動(dòng)輪，階梯釘?shù)牡诙闻_(tái)階穿過主級(jí)桿，第三段臺(tái)階通過次級(jí)桿定位在次級(jí)桿上，階梯釘下端部設(shè)有螺紋孔，通過定位機(jī)構(gòu)使階梯釘及安裝在階梯釘上的構(gòu)件軸向定位在主級(jí)桿和次級(jí)桿上形成活動(dòng)鉸鏈；所述主級(jí)桿上固定有傳感器固定架，所述傳感器固定架上安裝有傳感器，所述傳感器與階梯釘同軸，所述傳感器的轉(zhuǎn)軸插入階梯釘上端部并通過緊定螺釘固定在階梯釘上；所述傳感器固定架側(cè)端設(shè)有兩個(gè)階梯孔，線管固定在第一階梯孔的大孔內(nèi)，線管內(nèi)安裝有繩索，所述繩索通過第一階梯孔的小孔穿出包覆在傳動(dòng)輪上，繩索上的一點(diǎn)固定在傳動(dòng)輪上，且通過第二階梯孔穿出與傳動(dòng)系統(tǒng)相連接形成完整的傳動(dòng)系統(tǒng)回路。所述階梯釘?shù)纳隙瞬吭O(shè)有光孔，所述光孔側(cè)面設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)的緊定螺釘將傳感器轉(zhuǎn)軸固定在光孔內(nèi)。所述階梯釘上設(shè)有多段臺(tái)階，由上端至下端分別通過端頭邊沿及第一段臺(tái)階的方形柱面將傳動(dòng)輪固定在第一段臺(tái)階上，通過第二段臺(tái)階的圓柱面鉸接安裝在主級(jí)桿上，通過第三段臺(tái)階的方形柱面將階梯釘與次級(jí)桿固定在一起。所述傳感器在階梯釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨同階梯釘一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并輸出信號(hào)。所述的繩索為鋼絲繩、鏈條或同步帶。所述傳動(dòng)輪為轉(zhuǎn)輪、鏈輪或同步輪。有益效果由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡潔、可靠，通過安裝有的傳感器可準(zhǔn)確測(cè)量出關(guān)節(jié)擺動(dòng)的角度，稍作改造便可適用于多種傳動(dòng)方式，可廣泛應(yīng)用于機(jī)器人領(lǐng)域及其他需要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)副驅(qū)動(dòng)的領(lǐng)域。


圖1是帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)示意圖；圖2是階梯釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。本發(fā)明的實(shí)施方式涉及一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括有主級(jí)桿2、次級(jí)桿I和階梯釘4，所述階梯釘4上的第一段臺(tái)階固定有傳動(dòng)輪3，階梯釘4的第二段臺(tái)階穿過主級(jí)桿2的圓柱孔，第三段臺(tái)階通過次級(jí)桿I上方形孔定位在次級(jí)桿I上，階梯釘4下端部設(shè)有螺紋孔，通過端頭釘8和墊片7使階梯釘4及安裝在階梯釘4上的構(gòu)件軸向定位在主級(jí)桿2和次級(jí)桿I上形成活動(dòng)鉸鏈；所述主級(jí)桿2上固定有傳感器固定架5，所述傳感器固定架5上安裝有傳感器6，所述傳感器6與階梯釘4同軸，所述傳感器6的轉(zhuǎn)軸插入階梯釘4上端部并通過緊定螺釘14固定在階梯釘4上；所述傳感器固定架5側(cè)端設(shè)有兩個(gè)階梯孔，線管11固定在第一階梯孔的大孔內(nèi)，線管11內(nèi)安裝有繩索12，所述繩索12通過第一階梯孔的小孔穿出包覆在傳動(dòng)輪3上，繩索12上的一點(diǎn)固定在傳動(dòng)輪3上，且通過第二階梯孔穿出與傳動(dòng)系統(tǒng)相連接形成完整的傳動(dòng)系統(tǒng)回路，通過轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)輪3即可實(shí)現(xiàn)關(guān)節(jié)的驅(qū)動(dòng)，同時(shí)關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(次級(jí)桿相對(duì)于主級(jí)桿旋轉(zhuǎn))傳感器6產(chǎn)生角位移信號(hào)，反饋給控制系統(tǒng)。其中，所述階梯釘4的上端部設(shè)有用于插入傳感器轉(zhuǎn)軸的光孔，所述光孔側(cè)面設(shè)有螺紋孔45，螺紋孔45內(nèi)的緊定螺釘將傳感器轉(zhuǎn)軸固定在光孔內(nèi)。如圖2所示，所述階梯釘4上設(shè)有多段臺(tái)階，由上端至下端分別通過端頭41邊沿及第一段臺(tái)階42的方形柱面將傳動(dòng)輪固定在第一段臺(tái)階42上，通過第二段臺(tái)階43的圓柱面鉸接安裝在主級(jí)桿上，通過第三段臺(tái)階44的方形柱面將階梯釘與次級(jí)桿固定在一起。所述傳感器在階梯釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨同階梯釘一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并輸出信號(hào)。所述的繩索為鋼絲繩、鏈條或同步帶。所述傳動(dòng)輪為轉(zhuǎn)輪、鏈輪或同步輪。圖1所示的是帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)中繩索采用的是鋼絲繩，傳動(dòng)輪采用的是轉(zhuǎn)輪。具體的安裝方式為主級(jí)桿上固定有傳感器固定架，傳感器固定架上安裝有傳感器，傳感器與階梯釘同軸安裝且傳感器轉(zhuǎn)軸通過緊定螺釘固定在階梯釘上端部的光孔上，當(dāng)階梯釘轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)軸與階梯釘一同旋轉(zhuǎn)，相對(duì)于傳感器產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出信號(hào)。階梯釘?shù)纳隙瞬吭O(shè)有光孔，且光孔側(cè)面設(shè)有螺紋孔，安裝在傳感器固定架上的角位移傳感器的轉(zhuǎn)軸干好插入光孔，通過側(cè)面的螺紋孔內(nèi)的緊定螺釘將傳感器轉(zhuǎn)軸固定在光孔內(nèi)。階梯釘下端部設(shè)有螺紋孔，通過端頭釘和墊片來實(shí)現(xiàn)階梯釘?shù)妮S向定位。階梯釘上設(shè)有多段臺(tái)階，由上端至下端分別通過端頭邊沿及第一段臺(tái)階的方形柱面將轉(zhuǎn)盤固定在第一段臺(tái)階上，通過第二段臺(tái)階的圓柱面鉸接安裝在主級(jí)桿上，通過第三段臺(tái)階的方形柱面將階梯釘固定在次級(jí)桿上。同時(shí)所述的方形柱面臺(tái)階可替換為其他采用鍵連接的方式或其他可定位的截面形狀，所述的轉(zhuǎn)輪搭配鋼絲繩的傳動(dòng)方式可替換為鏈輪搭配鏈條、同步輪搭配同步帶及其他傳動(dòng)方式設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，包括有主級(jí)桿(2)、次級(jí)桿(I)和階梯釘(4)，其特征在于，所述階梯釘(4)上的第一段臺(tái)階(42)固定有傳動(dòng)輪(3)，階梯釘(4)的第二段臺(tái)階(43)穿過主級(jí)桿(2)，第三段臺(tái)階(44)通過次級(jí)桿(I)定位在次級(jí)桿(I)上，階梯釘(4)下端部設(shè)有螺紋孔，通過定位機(jī)構(gòu)使階梯釘(4)及安裝在階梯釘(4)上的構(gòu)件軸向定位在主級(jí)桿(2)和次級(jí)桿(I)上形成活動(dòng)鉸鏈；所述主級(jí)桿(2)上固定有傳感器固定架(5)，所述傳感器固定架(5 )上安裝有傳感器(6 )，所述傳感器(6 )與階梯釘(4)同軸，所述傳感器(6)的轉(zhuǎn)軸插入階梯釘(4)上端部并通過緊定螺釘(14)固定在階梯釘(4)上；所述傳感器固定架(5)側(cè)端設(shè)有兩個(gè)階梯孔，線管(11)固定在第一階梯孔的大孔內(nèi)，線管(11)內(nèi)安裝有繩索(12)，所述繩索(12)通過第一階梯孔的小孔穿出包覆在傳動(dòng)輪(3)上，繩索(12)上的一點(diǎn)固定在傳動(dòng)輪(3)上，且通過第二階梯孔穿出與傳動(dòng)系統(tǒng)相連接形成完整的傳動(dòng)系統(tǒng)回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述階梯釘(4)的上端部設(shè)有光孔，所述光孔側(cè)面設(shè)有螺紋孔，螺紋孔內(nèi)的緊定螺釘(14)將傳感器(6)的轉(zhuǎn)軸固定在光孔內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述階梯釘(4)上設(shè)有多段臺(tái)階，由上端至下端分別通過端頭邊沿及第一段臺(tái)階(42)的方形柱面將傳動(dòng)輪(3)固定在第一段臺(tái)階(42)上，通過第二段臺(tái)階(43)的圓柱面鉸接安裝在主級(jí)桿(2)上，通過第三段臺(tái)階(44)的方形柱面將階梯釘(4)與次級(jí)桿(I)固定在一起。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述傳感器(6)在階梯釘(4)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)隨同階梯釘(4) 一起轉(zhuǎn)動(dòng)，并輸出信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述的繩索(12)為鋼絲繩、鏈條或同步帶。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述傳動(dòng)輪(3)為轉(zhuǎn)輪、鏈輪或同步輪。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種帶有角位移傳感器的鉸鏈關(guān)節(jié)機(jī)構(gòu)，所述階梯釘上的第一段臺(tái)階固定有傳動(dòng)輪，階梯釘?shù)牡诙闻_(tái)階穿過主級(jí)桿，第三段臺(tái)階通過次級(jí)桿定位在次級(jí)桿上，階梯釘下端部設(shè)有螺紋孔，通過定位機(jī)構(gòu)使階梯釘及安裝在階梯釘上的構(gòu)件軸向定位在主級(jí)桿和次級(jí)桿上形成活動(dòng)鉸鏈；所述主級(jí)桿上固定有傳感器固定架，所述傳感器固定架上安裝有傳感器，所述傳感器與階梯釘同軸，所述傳感器的轉(zhuǎn)軸插入階梯釘上端部并通過緊定螺釘固定在階梯釘上；所述傳感器固定架側(cè)端設(shè)有兩個(gè)階梯孔，線管固定在第一階梯孔的大孔內(nèi)，線管內(nèi)安裝有繩索，所述繩索和傳動(dòng)輪與傳動(dòng)系統(tǒng)組成完整的傳動(dòng)系統(tǒng)回路。本發(fā)明能夠?qū)鞲衅髋c關(guān)節(jié)、傳動(dòng)系統(tǒng)有效集成在一起。
文檔編號(hào)B25J19/02GK103085081SQ20131003293
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月29日
發(fā)明者王生澤, 張輝, 王永興, 侯曦 申請(qǐng)人:東華大學(xué)