紧凑拉绳式弹性驱动器.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102182809A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102182809A(43)申请公布日2011.09.14(21)申请号201110112835.2(22)申请日2011.05.03(71)申请人哈尔滨工程大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区南通大街145号哈尔滨工程大学科技处知识产权办公室(72)发明人马洪文张杰王立权姜娜敏卿智忠赵朋常冬艳张维王海龙(51)Int.Cl.F16H35/00(2006.01)F16H37/12(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称紧凑拉绳式弹性驱动器(57)摘要本发明的目的在于提供紧凑拉绳式弹性驱动器，驱动轮、滑轮、拉绳、拉绳导向块、输出杆、弹簧、驱动杆、导杆、固定圆柱、主动滑块、从动滑块均安装在下壳体里，上壳体通过固定圆柱安装在上壳体上面，伺服电机固定在下壳体下方，导杆和拉绳导向块分别为两个，主动滑块、从动滑块和弹簧组成的机构有两组，滑轮有两组，驱动轮同伺服电机相连，两根拉绳均缠绕在驱动轮和滑轮上，输出杆分别通过两个驱动杆与两个从动滑块相连。本发明是一种新的高效率、小型化、模块化、具有仿生特征的弹性驱动器，为设计一种对复杂地形高度适应、性能可靠、体积小巧、在高速行走时具有关节缓冲能力的步行机器人提供技术基础，具有很高的研究价值和广阔的应用前景。CN10289ACCNN110218280902182813A权利要求书1/1页1.紧凑拉绳式弹性驱动器，包括壳体、伺服电机、驱动轮、滑轮、拉绳、拉绳导向块、输出杆、弹簧、驱动杆、导杆、固定圆柱、主动滑块、从动滑块，其特征是：壳体包括上壳体和下壳体，驱动轮、滑轮、拉绳、拉绳导向块、输出杆、弹簧、驱动杆、导杆、固定圆柱、主动滑块、从动滑块均安装在下壳体里，上壳体通过固定圆柱安装在上壳体上面，伺服电机固定在下壳体下方，所述的导杆有两个、且前后布置，拉绳导向块为两个、左右布置，两个拉绳导向块固定在下壳体里，两个导杆固定在两个拉绳导向块中间，主动滑块、从动滑块和弹簧组成的机构有两组，每组机构包括一个主动滑块、一个从动滑块和两个弹簧且均安装在两个导杆上，弹簧位于主动滑块和从动滑块构成的内部空间里，滑轮有两组，每组滑轮分为上、下滑轮，两组滑轮分别位于左侧拉绳导向块的左侧和右侧拉绳导向块的右侧，驱动轮同伺服电机相连，拉绳有两根，两根拉绳均缠绕在驱动轮和滑轮上、且穿过主动滑块和从动滑块的拉绳孔，两根拉绳在两个主动滑块上的拉绳孔两侧均打结，输出杆分别通过两个驱动杆与两个从动滑块相连。2.根据权利要求1所述的紧凑拉绳式弹性驱动器，其特征是：所述的驱动杆与输出杆和从动滑块通过球铰相连。2CCNN110218280902182813A说明书1/3页紧凑拉绳式弹性驱动器技术领域[0001]本发明涉及的是一种用于机器人、基于力控制的驱动器。背景技术[0002]机器人在未知的环境操作中，能够适应外部环境的力控制的机器人是令人满意的。当前，机器人的力控制方法有：1.直接力控制法，通过控制算法以及感测的外部信息来决定机器人关节的转矩，使机器人对外部环境产生合适的作用力。2.间接力控制法，通过测量弹性变形等方式间接控制力输出。[0003]驱动器作为一种设备或机械装置，是将某种形式的能量或者转化为机械力、力矩，或者转化为直线速度、旋转速度。作为机器人用的驱动器首先应该重量轻，输出功率大，能够提供较高的力或力矩，并且造价低。另外，与外部环境互动过程中，在较宽的输出力的范围内应有良好的力输出特性的一致性，以免引起机器人本身或与之接触的外部设施的损害。最后，机器人在未知的环境工作时，所产生的冲击能量通过机器人结构传递到驱动器中，必须提高驱动器抗冲击载荷能力，避免其损伤。[0004]现阶段，力控制装置主要有直接驱动装置、齿轮驱动装置、蜗轮蜗杆驱动装置等。这些装置本身具有相互矛盾的性质。例如：齿轮减速机构，将电动机的高转速、低转矩转换为机器人所需要的低转速、高转矩。但由于齿轮机构自身的摩擦、齿轮间隙等非线性因素，以及增大了负载转动惯量，使驱动器输出力的精确度降低，抗冲击载荷能力下降。因此，研制出功率质量比大，体积小，结构紧凑，适应高带宽变化的力以及保持其稳定性的驱动器越来越受到重视，是机器人技术重点研究的领域之一。[0005]传统的串联弹性驱动器，其结构特点是采用了两组串联的弹簧，这样每一组串联弹簧将占用一定的空间，增大了驱动器的体积且结构也不紧凑。发明内容[0006]本发明的目的在于提供结构紧凑，占用空间小，适用范围广的紧凑拉绳式弹性驱动器。[0007]本发明的目的是这样实现的：[0008]本发明紧凑拉绳式弹性驱动器，包括壳体、伺服电机、驱动轮、滑轮、拉绳、拉绳导向块、输出杆、弹簧、驱动杆、导杆、固定圆柱、