一種利用鋼絲傳動(dòng)錐形盤(pán)輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人傳動(dòng)關(guān)節(jié)，具體涉及一種利用鋼絲傳動(dòng)錐形盤(pán)輸出式旋轉(zhuǎn)
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【背景技術(shù)】
[0002]機(jī)器人(Robot)是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。機(jī)器人主要分為工業(yè)機(jī)器人、固定式機(jī)器人和移動(dòng)式機(jī)器人。機(jī)器人結(jié)構(gòu)的核心是機(jī)器人的關(guān)節(jié)，機(jī)器人的任何運(yùn)動(dòng)均由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)組成。工業(yè)機(jī)器人則完全由轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)串聯(lián)組成，由各個(gè)關(guān)節(jié)之間的聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的各種位置和姿態(tài)，達(dá)到不同的效果。移動(dòng)機(jī)器人分為足式和輪式，均需要轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)作為驅(qū)動(dòng)，并且機(jī)器人上的執(zhí)行機(jī)構(gòu)也需要轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)來(lái)驅(qū)動(dòng)，固定式的機(jī)器人也是如此。特別是現(xiàn)在一些新型的機(jī)器人比如外骨骼之類的對(duì)關(guān)節(jié)的尺寸，效率有著特殊要求的機(jī)器人，在轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)的設(shè)計(jì)上更是需要注意。因此，機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)的優(yōu)劣往往決定著機(jī)器人整體性能的好壞。以往機(jī)器人的機(jī)構(gòu)往往是采用特定的傳動(dòng)方式、為實(shí)現(xiàn)某特定功能而專門(mén)設(shè)計(jì)的，通常，電機(jī)軸均與轉(zhuǎn)軸重合，但是由于電機(jī)自身的長(zhǎng)度的限制，導(dǎo)致機(jī)器人的關(guān)節(jié)尺寸比較大，對(duì)機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)的影響也比較大，或者在關(guān)節(jié)處采取齒輪傳動(dòng)的方式將驅(qū)動(dòng)裝置放在機(jī)械臂中，但是由于使用了齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，由于加工以及齒輪本身滑動(dòng)傳動(dòng)的特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致效率比較低。所以傳統(tǒng)機(jī)器人旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的尺寸也比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆裝維修困難。但是目前已有的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)，一般電機(jī)軸線與機(jī)器人臂的關(guān)節(jié)軸線相垂直，一方面由于電機(jī)的配置需要空間，就會(huì)使桿件的橫截面積增大，限制了機(jī)器人空間上使用；另一方面也會(huì)影響機(jī)器人桿件的美觀程度。類似的許多關(guān)節(jié)裝置，電機(jī)軸與桿件垂直，電機(jī)位置處的桿件體積較大。因此，這類關(guān)節(jié)不適合制造結(jié)構(gòu)緊湊，關(guān)節(jié)數(shù)量多，并且要求傳動(dòng)比精確、可靠的場(chǎng)合。
[0003]除此之外，很多關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，一般都是由多個(gè)關(guān)節(jié)、驅(qū)動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成的，目前公開(kāi)的關(guān)節(jié)器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其關(guān)節(jié)的活動(dòng)都是由單獨(dú)的齒輪等機(jī)械直接帶動(dòng)或者傳動(dòng)。目前公開(kāi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，多是齒輪機(jī)構(gòu)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，機(jī)械直接帶動(dòng)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)件和機(jī)件之間總會(huì)有一定的間隙，影響關(guān)節(jié)線性地協(xié)調(diào)地運(yùn)動(dòng)，影響關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)的正確性、穩(wěn)定性、和可操作性。比如，渦流蝸桿的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，能量傳輸效率太低，功率損耗太大，驅(qū)動(dòng)器的能力不能充分的利用，再加上如前所說(shuō)的問(wèn)題，給比較精確的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，帶來(lái)更多的麻煩。為解決以上的不足，在技術(shù)上可以采取一些補(bǔ)償辦法，但是它會(huì)使關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)器變的更加復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)可靠性差、能量傳輸效率低以及影響機(jī)器人使用空間小的問(wèn)題，而提供一種利用鋼絲傳動(dòng)錐形盤(pán)輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。
[0005]本發(fā)明的一種利用鋼絲傳動(dòng)錐形盤(pán)輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括小臂、兩個(gè)鋼絲固定預(yù)緊裝置、大臂軸、錐軸、軸承座、電機(jī)座、電機(jī)、大臂、鋼絲繩，大臂軸的下端固定在大臂上，大臂軸的上端設(shè)有鉸接孔，軸承座固定在大臂上，錐軸的兩端分別與軸承座和鉸接孔鉸接，錐形軸的輸入端與電機(jī)輸出軸連接，電機(jī)固定在電機(jī)座上，電機(jī)座與大臂固連，小臂的一端設(shè)有錐盤(pán)，錐盤(pán)的軸心處設(shè)有安裝孔，安裝孔與大臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，錐盤(pán)的錐盤(pán)錐形面與錐軸上的錐軸錐形面貼合，錐軸錐形面上設(shè)有螺旋槽，錐盤(pán)錐形面上設(shè)有與螺旋槽相對(duì)應(yīng)的鋼絲繩槽，螺旋槽中纏繞有數(shù)圈鋼絲繩，鋼絲繩的兩端分別放入鋼絲繩槽中，鋼絲繩的兩端由鋼絲固定預(yù)緊裝置固定預(yù)緊，鋼絲固定預(yù)緊裝置固裝在小臂上。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0007]—、基于傳統(tǒng)關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)的不足，本發(fā)明設(shè)計(jì)了錐形盤(pán)鋼絲傳動(dòng)關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，利用電機(jī)帶動(dòng)鋼絲繩輪驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，由于鋼絲繩傳動(dòng)是靜摩擦傳動(dòng)，因而效率較高。
[0008]二、由于傳動(dòng)比和傳動(dòng)軸的夾角取決于輸入輸出錐形輪斜角的大小，所以可以以任意的盤(pán)的大小配比出適當(dāng)范圍內(nèi)的傳動(dòng)比，而且傳動(dòng)軸的夾角可以任意，甚至可以不在同一個(gè)平面內(nèi)。
[0009]三、由于鋼絲的大負(fù)載性，鋼絲繩盤(pán)的輕便性，使得關(guān)節(jié)的重量和體積大大減小。
[0010]四、電機(jī)轉(zhuǎn)軸與傳動(dòng)軸不在同一軸線上，可以節(jié)省空間，使得結(jié)構(gòu)緊湊，美觀。
[0011]五、鋼絲在槽中傳動(dòng)。相比于其他鋼絲傳動(dòng)，具有更高的穩(wěn)定性和傳動(dòng)精度。
[0012]六、由于鋼絲具有一定的彈性，在過(guò)載的情況下，可以起到緩沖的作用，在特大負(fù)載下，鋼絲繩斷掉可以保護(hù)機(jī)器不受損傷，鋼絲的更換比較簡(jiǎn)單，成本更低，可以大大的節(jié)約成本，合理的設(shè)計(jì)，可以保證在額定負(fù)載下鋼絲不發(fā)生變形。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種利用鋼絲傳動(dòng)錐形盤(pán)輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0014]圖2是錐軸4的主視圖；
[0015]圖3是錐軸4的剖視圖；
[0016]圖4是小臂I的主剖視圖；
[0017]圖5是圖4的俯視圖；
[0018]圖6是鋼絲繩9在錐盤(pán)1-1和錐軸4上纏繞示意圖；
[0019]圖7是小臂I的運(yùn)動(dòng)示意圖；
[0020]圖8是圖3的I局部放大圖；
[0021]圖9是圖4的II局部放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1?圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括小臂1、兩個(gè)鋼絲固定預(yù)緊裝置2、大臂軸3、錐軸4、軸承座5、電機(jī)座6、電機(jī)7、大臂8、鋼絲繩9，大臂軸3的下端固定在大臂8上，大臂軸3的上端設(shè)有鉸接孔3-1，軸承座5固定在大臂8上，錐軸4的兩端分別與軸承座5和鉸接孔3-1鉸接，使得錐形軸4固定軸向移動(dòng)，錐形軸4的輸入端與電機(jī)7輸出軸連接，電機(jī)7固定在電機(jī)座6上，電機(jī)座6與大臂8固連，小臂I的一端設(shè)有錐盤(pán)1-1，錐盤(pán)1-1的軸心處設(shè)有安裝孔1-2，安裝孔1-2與大臂軸3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，錐盤(pán)1-1的錐盤(pán)錐形面1-3與錐軸4上的錐軸錐形面4-1貼合，錐軸錐形面4-1上設(shè)有螺旋槽4-1-1，錐盤(pán)錐形面1-3上設(shè)有與螺旋槽4-1-1相對(duì)應(yīng)的鋼絲繩槽1-3-1，螺旋槽4-1-1中纏繞有數(shù)圈鋼絲繩9，鋼絲繩9的兩端分別放入鋼絲繩槽1-3-1中，鋼絲繩9的兩端由鋼絲固定預(yù)緊裝置2固定預(yù)緊，鋼絲固定預(yù)緊裝置2固裝在小臂I上，從而達(dá)到電機(jī)7驅(qū)動(dòng)錐軸4轉(zhuǎn)動(dòng)并帶動(dòng)小臂I轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。
[0023]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖3說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的錐軸4的錐軸錐角A2為錐軸軸線0-0與各圈鋼絲繩9的中心連線N-N之間的夾角，中心連線N-N與錐軸錐形面4-1之間的第二距離為L(zhǎng)2。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0024]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的錐盤(pán)1-1的錐盤(pán)錐角Al為錐盤(pán)軸線M-M與各圈鋼絲繩9的中心連線N-N之間的夾角，中心連線N-N與錐盤(pán)錐形面1-3之間的第一距離為L(zhǎng)I。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】二相同。
[0025]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖8和圖9說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的第二距離L2與第一距離LI相等。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖3和圖6說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的螺旋槽4-1-1與鋼絲繩槽1-3-1的旋向相反。若螺旋槽4-1-1為左旋時(shí)，鋼絲繩槽1-3-1為右旋;若螺旋槽4-1-1為右旋時(shí)