一種利用鋼絲傳動錐形盤輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機器人傳動關(guān)節(jié)，具體涉及一種利用鋼絲傳動錐形盤輸出式旋轉(zhuǎn)
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【背景技術(shù)】
[0002]機器人(Robot)是自動執(zhí)行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮，又可以運行預(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。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)，或是危險的工作。機器人主要分為工業(yè)機器人、固定式機器人和移動式機器人。機器人結(jié)構(gòu)的核心是機器人的關(guān)節(jié)，機器人的任何運動均由轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)組成。工業(yè)機器人則完全由轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)串聯(lián)組成，由各個關(guān)節(jié)之間的聯(lián)動實現(xiàn)機器人的各種位置和姿態(tài)，達到不同的效果。移動機器人分為足式和輪式，均需要轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)作為驅(qū)動，并且機器人上的執(zhí)行機構(gòu)也需要轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)來驅(qū)動，固定式的機器人也是如此。特別是現(xiàn)在一些新型的機器人比如外骨骼之類的對關(guān)節(jié)的尺寸，效率有著特殊要求的機器人，在轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)的設(shè)計上更是需要注意。因此，機器人的轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)設(shè)計的優(yōu)劣往往決定著機器人整體性能的好壞。以往機器人的機構(gòu)往往是采用特定的傳動方式、為實現(xiàn)某特定功能而專門設(shè)計的，通常，電機軸均與轉(zhuǎn)軸重合，但是由于電機自身的長度的限制，導(dǎo)致機器人的關(guān)節(jié)尺寸比較大，對機器人整體結(jié)構(gòu)的影響也比較大，或者在關(guān)節(jié)處采取齒輪傳動的方式將驅(qū)動裝置放在機械臂中，但是由于使用了齒輪的傳動機構(gòu)，由于加工以及齒輪本身滑動傳動的特點，會導(dǎo)致效率比較低。所以傳統(tǒng)機器人旋轉(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)動關(guān)節(jié)，一般電機軸線與機器人臂的關(guān)節(jié)軸線相垂直，一方面由于電機的配置需要空間，就會使桿件的橫截面積增大，限制了機器人空間上使用；另一方面也會影響機器人桿件的美觀程度。類似的許多關(guān)節(jié)裝置，電機軸與桿件垂直，電機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，并且要求傳動比精確、可靠的場合。
[0003]除此之外，很多關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)，一般都是由多個關(guān)節(jié)、驅(qū)動器和傳動機構(gòu)組成的，目前公開的關(guān)節(jié)器的傳動機構(gòu)，其關(guān)節(jié)的活動都是由單獨的齒輪等機械直接帶動或者傳動。目前公開的驅(qū)動機構(gòu)，多是齒輪機構(gòu)聯(lián)合驅(qū)動，機械直接帶動關(guān)節(jié)的運動，由于機件和機件之間總會有一定的間隙，影響關(guān)節(jié)線性地協(xié)調(diào)地運動，影響關(guān)節(jié)運動的正確性、穩(wěn)定性、和可操作性。比如，渦流蝸桿的傳動機構(gòu)，能量傳輸效率太低，功率損耗太大，驅(qū)動器的能力不能充分的利用，再加上如前所說的問題，給比較精確的關(guān)節(jié)驅(qū)動機構(gòu)，帶來更多的麻煩。為解決以上的不足，在技術(shù)上可以采取一些補償辦法，但是它會使關(guān)節(jié)驅(qū)動器變的更加復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為解決現(xiàn)有的驅(qū)動關(guān)節(jié)可靠性差、能量傳輸效率低以及影響機器人使用空間小的問題，而提供一種利用鋼絲傳動錐形盤輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)。
[0005]本發(fā)明的一種利用鋼絲傳動錐形盤輸出式旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)包括小臂、兩個鋼絲固定預(yù)緊裝置、大臂軸、錐軸、軸承座、電機座、電機、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輸出軸連接，電機固定在電機座上，電機座與大臂固連，小臂的一端設(shè)有錐盤，錐盤的軸心處設(shè)有安裝孔，安裝孔與大臂軸轉(zhuǎn)動連接，錐盤的錐盤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，錐盤錐形面上設(shè)有與螺旋槽相對應(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)動的不足，本發(fā)明設(shè)計了錐形盤鋼絲傳動關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)，利用電機帶動鋼絲繩輪驅(qū)動關(guān)節(jié)進行轉(zhuǎn)動，由于鋼絲繩傳動是靜摩擦傳動，因而效率較高。
[0008]二、由于傳動比和傳動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的大小配比出適當范圍內(nèi)的傳動比，而且傳動軸的夾角可以任意，甚至可以不在同一個平面內(nèi)。
[0009]三、由于鋼絲的大負載性，鋼絲繩盤的輕便性，使得關(guān)節(jié)的重量和體積大大減小。
[0010]四、電機轉(zhuǎn)軸與傳動軸不在同一軸線上，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。相比于其他鋼絲傳動，具有更高的穩(wěn)定性和傳動精度。
[0012]六、由于鋼絲具有一定的彈性，在過載的情況下，可以起到緩沖的作用，在特大負載下，鋼絲繩斷掉可以保護機器不受損傷，鋼絲的更換比較簡單，成本更低，可以大大的節(jié)約成本，合理的設(shè)計，可以保證在額定負載下鋼絲不發(fā)生變形。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明一種利用鋼絲傳動錐形盤輸出式旋轉(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1-1和錐軸4上纏繞示意圖；
[0019]圖7是小臂I的運動示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0022]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1?圖9說明本實施方式，本實施方式包括小臂1、兩個鋼絲固定預(yù)緊裝置2、大臂軸3、錐軸4、軸承座5、電機座6、電機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，錐形軸4的輸入端與電機7輸出軸連接，電機7固定在電機座6上，電機座6與大臂8固連，小臂I的一端設(shè)有錐盤1-1，錐盤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)動連接，錐盤1-1的錐盤錐形面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，錐盤錐形面1-3上設(shè)有與螺旋槽4-1-1相對應(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，從而達到電機7驅(qū)動錐軸4轉(zhuǎn)動并帶動小臂I轉(zhuǎn)動的效果。
[0023]【具體實施方式】二:結(jié)合圖3說明本實施方式，本實施方式的錐軸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L2。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】一相同。
[0024]【具體實施方式】三:結(jié)合圖4說明本實施方式，本實施方式的錐盤1-1的錐盤錐角Al為錐盤軸線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與錐盤錐形面1-3之間的第一距離為LI。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】二相同。
[0025]【具體實施方式】四:結(jié)合圖8和圖9說明本實施方式，本實施方式的第二距離L2與第一距離LI相等。其它組成及連接關(guān)系與【具體實施方式】三相同。
[0026]【具體實施方式】五:結(jié)合圖3和圖6說明本實施方式，本實施方式的螺旋槽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，鋼絲繩槽1-3-1為右旋;若螺旋槽4-1-1為右旋時