CN104029216B - 具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元 - Google Patents

Abstract

具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，它涉及一种机器人关节用挠性驱动单元，以解决现有的钢丝绳驱动的机器人关节用挠性驱动装置无法实现张力反馈和关节全闭环控制以及没有无级双向锁紧和动滑轮组安全保护的问题，它包括驱动单元机架、驱动装置、传动装置和输出装置；它还包括电机码盘、关节编码器、两个张力传感器和两个限位开关；所述传动装置由底部钢丝绳双向锁紧装置、两套底部导向定滑轮装置、两个侧面导向定滑轮装置、两个动滑轮装置、四个动滑轮组用圆柱导轨、输出装置用第一牵引钢丝绳、输出装置用第二牵引钢丝绳、第一滑轮牵引钢丝绳和第二滑轮牵引钢丝绳构成。本发明用于机器人关节驱动。

Description

具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元

技术领域

本发明涉及一种机器人关节用挠性驱动单元，具体涉及一种具有张力和关节位置反馈功能的机器人关节用挠性驱动单元，属于机器人应用领域。

背景技术

双足步行机器人驱动多为刚性传动方式，机器人步行时将会产生较大的落地冲击，柔性驱动则能够吸收震动，减缓冲击。柔性驱动方式为气动、液压、刚体柔性联接、钢丝绳牵引。经文献检索，公告号为CN202862215U的中国实用新型专利提供一种柔性气动执行器，它包括供气管、柔性驱动体、连接头、轴向限制模块、径向限制模块，通过装配轴向限制模块或径向限制模块，该柔性气动执行器可以实现径向驱动或轴向驱动。本实用新型可以灵活的实现轴向、径向驱动。气动虽然缓冲减震效果佳，但气体的膨胀率与装置密封性、环境温度等因素密切相关，而且其负载非线性响应问题尤其严重，无法满足实时控制要求。而液压驱动用在机器人上则大大加重了本体质量并增加了经济成本。经文献检索，公告号为CN201102969，专利号为200720125078.1的中国实用新型提出一种智能化柔性驱动装置，它通过在一次驱动装置上安装柔性支撑装置来实现装置柔性，缺点并未将电机置于驱动装置内，因此会增大整个驱动系统的体积。绳驱动是体现机器人柔性的有效方式之一，经文献检索，公告号为CN102941579A，申请号为20121047310.6的中国发明申请提出一种回转式机械臂的钢丝绳传动机构，它是一种回转式机械臂的钢丝绳传动机构，由钢丝绳驱动器带动左旋钢丝绳和右旋钢丝绳分别在由弹性金属丝/片绕管长度方向螺旋绕制而成的左、右护套内腔内沿其轴线运动，实现钢丝绳非直线状态下的动力传递。优点是适用于狭小纵深空间内的多级机械臂避障和末端执行操作的应用场合，缺点是无动滑轮组增力结构。经文献检索，公告号为CN101863034B，专利号为201010210888.3的中国发明专利提出一种由滑轮组与钢丝绳牵引驱动的机器人关节用挠性驱动单元，它通过钢丝绳实现关节挠性传动，且可双向传动，但其无张力传感器，无法实现钢丝绳张力控制；未安装关节编码器，仅能通过传动比估算关节位置，无法实现关节全闭环控制；其锁紧机构使用并不方便，不能无级双向锁紧；无限位开关，无法在意外情况下保护张力传感器及动滑轮组机构。

发明内容

本发明为解决现有的钢丝绳驱动的机器人关节用挠性驱动装置无法实现张力反馈和关节全闭环控制以及没有无级双向锁紧和动滑轮组安全保护的问题，进而提供一种具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明所述具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元包括驱动单元机架、驱动装置、传动装置和输出装置；所述驱动单元机架包括底座、输出装置固定板和驱动装置固定板；

所述驱动单元还包括电机码盘、关节编码器、两个张力传感器和两个限位开关；

所述驱动装置由伺服电机、减速器和输出轴套构成；

所述传动装置由底部钢丝绳双向锁紧装置、两套底部导向定滑轮装置、两个侧面导向定滑轮装置、两个动滑轮装置、四个动滑轮组用圆柱导轨、输出装置用第一牵引钢丝绳、输出装置用第二牵引钢丝绳、第一滑轮牵引钢丝绳和第二滑轮牵引钢丝绳构成；

所述输出装置包括关节编码器端盖、支架、压绳板、输出绳轮支撑轴和输出绳轮，关节编码器通过关节编码器端盖安装在输出装置支架上，关节编码器的输出轴与输出绳轮支撑轴的固接且二者的轴线重合，输出绳轮通过轴承安装在输出绳轮支撑轴上，压绳板安装在输出绳轮的的外侧边缘上；

每个底部导向定滑轮装置包括底部定滑轮支撑架和两组底部导向定滑轮机构，每组底部导向定滑轮机构由底部定滑轮、底部轴承、底部定滑轮心轴和底部定滑轮支撑架构成，底部定滑轮心轴安装在底部定滑轮支撑架上，底部定滑轮通过底部轴承安装在底部定滑轮心轴上；

每个动滑轮装置由侧面挡板、壳体、钢丝绳固定件和两个动滑轮组件构成，两个动滑轮组件并排安装在壳体内，侧面挡板盖合在壳体上，张力传感器固装在壳体的上端面，张力传感器的上端固装有钢丝绳固定件，限位开关固装在侧面挡板的侧壁上，每个动滑轮组件包括动滑轮心轴、动滑轮和动滑轮轴承，动滑轮通过动滑轮轴承安装在动滑轮心轴上；每个动滑轮装置中的两个动滑轮心轴平行设置且二者的轴线位于同一水平面上，两个动滑轮心轴都安装在壳体上；

底部钢丝绳双向锁紧装置包括支撑座、支架和两组钢丝绳锁紧机构；支撑座的上端安装在底座的下端面上，支架安装在支撑座上；每组钢丝绳锁紧机构包括螺钉、滑块和辅助绳轮，螺钉穿过支架并与滑块螺纹连接，且螺钉伸入底座侧壁上设有的定位孔内，螺钉的轴线与辅助绳轮的轴线相垂直设置；

每个侧面导向定滑轮装置包括侧面第一定滑轮、侧面第二定滑轮、侧面第三定滑轮、侧面第一定滑轮心轴、侧面第二定滑轮心轴和侧面第三定滑轮心轴，侧面第一定滑轮通过轴承安装在侧面第一定滑轮心轴上，侧面第二定滑轮通过轴承安装在侧面第二定滑轮心轴上，侧面第三定滑轮通过轴承安装在侧面第三定滑轮心轴上，侧面第一定滑轮心轴、侧面第二定滑轮心轴和侧面第三定滑轮心轴的轴线平行；

所述两个底部导向定滑轮装置并列设置在底座上，每组导向定滑轮机构中的两个底部定滑轮的径向中垂面重合，且两个底部定滑轮心轴的轴线平行位于同一水平面上，每个底部定滑轮支撑架与底座可拆卸连接，底部钢丝绳双向锁紧装置位于四组底部导向滑轮机构构成矩阵的中部，支撑座安装在底座的下端面上，输出轴套位于底部钢丝绳双向锁紧装置的上方，输出轴套与位于其上方的减速器的输出端连接，减速器的输入端与位于其上方的伺服电机的输出端连接，电机码盘安装在伺服电机上，驱动装置固定板水平安装在减速器的下端侧壁上；

每个底部导向定滑轮装置的上方各设有一个侧面导向定滑轮装置，侧面第一导向定滑轮心轴的轴线与底部定滑轮心轴的轴线垂直设置，侧面第一定滑轮、侧面第二定滑轮和侧面第三定滑轮均位于驱动装置固定板的下方，侧面第一定滑轮心轴、侧面第二定滑轮心轴和侧面第三定滑轮心轴均固装在底座上；输出装置固定板设置在伺服电机的上方，四个动滑轮组用圆柱导轨均布固设在输出装置固定板和驱动装置固定板之间，且每个动滑轮组用圆柱导轨与每个底部导向定滑轮机构一一对应设置；位于一个底部导向定滑轮装置上方的两个动滑轮组用圆柱导轨之间设有一个动滑轮装置，位于另一个底部导向定滑轮装置上方的另两个动滑轮组用圆柱导轨之间设有另一个动滑轮装置，每个动滑轮装置沿相应的两个动滑轮组用圆柱导轨上下滑动；

每个侧面导向定滑轮装置与每组钢丝绳锁紧机构一一对应设置，侧面第一导向定滑轮心轴的轴线与辅助绳轮的轴线平行，第一滑轮牵引钢丝绳的一端固接在输出轴套上，第一滑轮牵引钢丝绳依次缠绕侧面第一定滑轮、动滑轮装置中的一个动滑轮、位于同一组导向定滑轮机构的两个底部定滑轮、所述动滑轮装置中的另一个动滑轮、侧面第二定滑轮、侧面第三定滑轮和底部钢丝绳双向锁紧装置中的一个辅助绳轮，第一滑轮牵引钢丝绳的另一端固接在滑块上；第二滑轮牵引钢丝绳与第一滑轮牵引钢丝绳缠绕方式相同，且二者对称布置；输出装置用第一牵引钢丝绳布置在第一滑轮牵引钢丝绳的上方，输出装置用第二牵引钢丝绳布置在第二滑轮牵引钢丝绳的上方；支架固装在输出装置固定板的上端面上，输出装置用第一牵引钢丝绳的一端端头与一个钢丝绳固定件连接，输出装置用第二牵引钢丝绳的一端端头与另一个钢丝绳固定件连接，输出装置用第一牵引钢丝绳和输出装置用第二牵引钢丝绳均穿过输出装置固定板缠绕在输出绳轮上的导向槽内，且二者一同从导向槽的最高点处的穿线孔穿出并用压绳板将其固定在输出绳轮上。

本发明的有益效果是：本发明采用了钢丝绳传动来实现机器人关节的挠性驱动，以挠性驱动方式，来驱动机器人关节运动，通过钢丝绳挠性减缓冲击，吸收震动，从而实现机器人的快速、平滑实时步态，并以单元形式实现关节驱动，其驱动单元机架、驱动装置、传动装置及输出装置可拆卸连接，从而简化了关节机构，减少生产周期，具有一定的经济性和实用性。采用动滑轮装置实现减速增力。单元上安装了张力传感器，其可检测输出装置用第一牵引钢丝绳和输出装置用第二牵引钢丝绳的张力，能实现钢丝绳张力控制；另外安装了关节编码器和电机码盘，关节编码器可测量关节转角，电机码盘可测量电机转角，二者信号均反馈给现有技术的控制器，从而实现关节全闭环控制。设计了实用的底部钢丝绳双向锁紧装置，可实现无级双向锁紧，使用方便，能便捷的调节预紧力以改变钢丝绳非线性响应，进而改变传动性能；引入限位开关，用于限制动滑轮装置的行程，从而有效保护张力传感器及动滑轮装置。本发明是一种可实现张力反馈、关节全闭环控制的驱动单元。

附图说明

图1是本发明的整体结构立体图，图2是本发明的输出装置立体图，图3是图2的右视图，图4是动滑轮装置的立体图，图5是底部钢丝绳双向锁紧装置的立体图，图6是驱动装置的立体图，图7是底部导向定滑轮机构的剖视立体图，图8是第一滑轮牵引钢丝绳5和第二滑轮牵引钢丝绳6的布置图，图9是本发明应用范例的局部示意图，图10是本发明应用范例的整体外观示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1-图8说明，本实施方式的具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元包括驱动单元机架、驱动装置、传动装置和输出装置1；所述驱动单元机架包括底座8、输出装置固定板9和驱动装置固定板13；

所述驱动单元还包括电机码盘2、关节编码器19、两个张力传感器20和两个限位开关21；

所述驱动装置由伺服电机10、减速器12和输出轴套14构成；

所述传动装置由底部钢丝绳双向锁紧装置15、两套底部导向定滑轮装置7、两个侧面导向定滑轮装置16、两个动滑轮装置、四个动滑轮组用圆柱导轨4、输出装置用第一牵引钢丝绳3-1、输出装置用第二牵引钢丝绳3-2、第一滑轮牵引钢丝绳5和第二滑轮牵引钢丝绳6构成；

所述输出装置1包括关节编码器端盖1-1、支架1-3、压绳板1-4、输出绳轮支撑轴1-5和输出绳轮1-6，关节编码器19通过关节编码器端盖1-1安装在输出装置支架1-3上，关节编码器19的输出轴与输出绳轮支撑轴1-5的固接且二者的轴线重合，输出绳轮1-6通过轴承安装在输出绳轮支撑轴1-5上，压绳板1-4安装在输出绳轮1-6的的外侧边缘上；

每个底部导向定滑轮装置7包括底部定滑轮支撑架7-4和两组底部导向定滑轮机构7-1，每组底部导向定滑轮机构7-1由底部定滑轮7-1-1、底部轴承7-1-2、底部定滑轮心轴7-1-3和底部定滑轮支撑架7-4构成，底部定滑轮心轴7-1-3安装在底部定滑轮支撑架7-4上，底部定滑轮7-1-1通过底部轴承7-1-2安装在底部定滑轮心轴7-1-3上；

每个动滑轮装置由侧面挡板11-3、壳体11-2、钢丝绳固定件11-6和两个动滑轮组件11-1构成，两个动滑轮组件11-1并排安装在壳体11-2内，侧面挡板11-3盖合在壳体11-2上，张力传感器20固装在壳体11-2的上端面，张力传感器20的上端固装有钢丝绳固定件11-6，限位开关21固装在侧面挡板11-3的侧壁上，每个动滑轮组件11-1包括动滑轮心轴11-1-7、动滑轮11-1-5和动滑轮轴承11-1-6，动滑轮11-1-5通过动滑轮轴承11-1-6安装在动滑轮心轴11-1-7上；每个动滑轮装置中的两个动滑轮心轴11-1-7平行设置且二者的轴线位于同一水平面上，两个动滑轮心轴11-1-7都安装在壳体11-2上；

底部钢丝绳双向锁紧装置15包括支撑座15-8、支架15-7和两组钢丝绳锁紧机构；支撑座15-8的上端安装在底座8的下端面上，支架15-7安装在支撑座15-8上；每组钢丝绳锁紧机构包括螺钉15-3、滑块15-2和辅助绳轮15-9，螺钉15-3穿过支架15-7并与滑块15-2螺纹连接，且螺钉15-3伸入底座8侧壁上设有的定位孔内，螺钉15-3的轴线与辅助绳轮15-9的轴线相垂直设置；

每个侧面导向定滑轮装置16包括侧面第一定滑轮16-1、侧面第二定滑轮16-2、侧面第三定滑轮16-3、侧面第一定滑轮心轴16-4、侧面第二定滑轮心轴16-5和侧面第三定滑轮心轴16-6，侧面第一定滑轮16-1通过轴承安装在侧面第一定滑轮心轴16-4上，侧面第二定滑轮16-2通过轴承安装在侧面第二定滑轮心轴16-5上，侧面第三定滑轮16-3通过轴承安装在侧面第三定滑轮心轴16-6上，侧面第一定滑轮心轴16-4、侧面第二定滑轮心轴16-5和侧面第三定滑轮心轴16-6的轴线平行；

所述两个底部导向定滑轮装置7并列设置在底座8上，每组导向定滑轮机构7-1中的两个底部定滑轮7-1-1的径向中垂面重合，且两个底部定滑轮心轴7-1-3的轴线平行位于同一水平面上，每个底部定滑轮支撑架7-4与底座8可拆卸连接，底部钢丝绳双向锁紧装置15位于四组底部导向滑轮机构7-1构成矩阵的中部，支撑座15-8安装在底座8的下端面上，输出轴套14位于底部钢丝绳双向锁紧装置15的上方，输出轴套14与位于其上方的减速器12的输出端连接，减速器12的输入端与位于其上方的伺服电机10的输出端连接，电机码盘2安装在伺服电机10上，驱动装置固定板13水平安装在减速器12的下端侧壁上；

每个底部导向定滑轮装置7的上方各设有一个侧面导向定滑轮装置16，侧面第一导向定滑轮心轴16-4的轴线与底部定滑轮心轴7-1-3的轴线垂直设置，侧面第一定滑轮16-1、侧面第二定滑轮16-2和侧面第三定滑轮16-3均位于驱动装置固定板13的下方，侧面第一定滑轮心轴16-4、侧面第二定滑轮心轴16-5和侧面第三定滑轮心轴16-6均固装在底座8上；输出装置固定板9设置在伺服电机10的上方，四个动滑轮组用圆柱导轨4均布固设在输出装置固定板9和驱动装置固定板13之间，且每个动滑轮组用圆柱导轨4与每个底部导向定滑轮机构7-1一一对应设置；位于一个底部导向定滑轮装置7上方的两个动滑轮组用圆柱导轨4之间设有一个动滑轮装置，位于另一个底部导向定滑轮装置7上方的另两个动滑轮组用圆柱导轨4之间设有另一个动滑轮装置，每个动滑轮装置沿相应的两个动滑轮组用圆柱导轨4上下滑动；

每个侧面导向定滑轮装置16与每组钢丝绳锁紧机构一一对应设置，侧面第一导向定滑轮心轴16-4的轴线与辅助绳轮15-9的轴线平行，第一滑轮牵引钢丝绳5的一端固接在输出轴套14上，第一滑轮牵引钢丝绳5依次缠绕侧面第一定滑轮16-1、动滑轮装置中的一个动滑轮11-1-5、位于同一组导向定滑轮机构7-1的两个底部定滑轮7-1-1、所述动滑轮装置中的另一个动滑轮11-1-5、侧面第二定滑轮16-2、侧面第三定滑轮16-3和底部钢丝绳双向锁紧装置15中的一个辅助绳轮15-9，第一滑轮牵引钢丝绳5的另一端固接在滑块15-2上；第二滑轮牵引钢丝绳6与第一滑轮牵引钢丝绳5缠绕方式相同，且二者对称布置；输出装置用第一牵引钢丝绳3-1布置在第一滑轮牵引钢丝绳5的上方，输出装置用第二牵引钢丝绳3-2布置在第二滑轮牵引钢丝绳6的上方；支架1-3固装在输出装置固定板9的上端面上，输出装置用第一牵引钢丝绳3-1的一端端头与一个钢丝绳固定件11-6连接，输出装置用第二牵引钢丝绳3-2的一端端头与另一个钢丝绳固定件11-6连接，输出装置用第一牵引钢丝绳3-1和输出装置用第二牵引钢丝绳3-2均穿过输出装置固定板9缠绕在输出绳轮1-6上的导向槽1-6-1内，且二者一同从导向槽1-6-1的最高点处的穿线孔穿出并用压绳板1-4将其固定在输出绳轮1-6上。

本实施方式所述两个底部导向定滑轮装置7、两个侧面导向定滑轮装置16、两个动滑轮装置及两个辅助绳轮15-9构成滑轮组，所述滑轮组与钢丝绳(输出装置用第一钢丝绳3-1、输出装置用第二牵引钢丝绳3-2、第一滑轮牵引钢丝绳5和第二滑轮牵引钢丝绳6)一起实现牵引驱动。

本实施方式的减速器12下端面与驱动装置固定板13的止口面重合，并通过螺栓连接。本实施方式的关节编码器1-2的输出轴与输出绳轮支撑轴1-5通过挠性联轴器连接，如此设置，挠性联轴器具有位移补偿能力，可提高关节编码器1-2和输出绳轮支撑轴1-5的对接能力，克服安装变形误差。

具体实施方式二：结合图1和图6说明，本实施方式所述减速器12为行星减速器。如此设置，行星减速器具有重量轻，承载能力高，输出扭矩大，速比大，使用寿命长和性能安全可靠的优点，适应双足机器人髋关节等方面的应用。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明，本实施方式的驱动装置的伺服电机10的轴线与输出装置1的输出绳轮支撑轴1-5的轴线正交。如此设置，可使伺服电机10充分利用两个动滑轮装置之间的空间，确保单元结构紧凑、体积更小。其它与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图6说明，本实施方式所述驱动单元还包括辅助支撑板15-1，辅助支撑板15-1通过轴承安装在输出轴套14的下端，底部钢丝绳双向锁紧装置设置在辅助支撑板15-1的下方。如此设置，增加辅助支撑板15可有效减小减速器12的输出轴所受径向力。其它与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明，本实施方式所述驱动单元还包括多个螺栓17，支撑座15-8通过多个螺栓17安装在底座8上。如此设置，连接使用方便可靠。其它与具体实施方式一、二或四相同。

具体实施方式六：结合图1说明，本实施方式所述驱动单元还包括壳体18，输出装置固定板9通过壳体18与驱动装置固定板13连接为一体。如此设置，可靠稳定，防护性好。其它与具体实施方式五相同。

本发明应用的实施例：

机器人关节用挠性驱动单元可应用于机器人关节，给出应用于机器人髋关节俯仰自由度上的范例，如图9和图10所示，图9为该应用的局部视图，R1-R8分别表示驱动单元、关节辅助支撑件、髋关节十字轴、左侧螺母、右侧螺母、垫块、右侧连接板、左侧连接板。各件定位关系为：髋关节十字轴R3左侧与驱动单元R1的输出轴1-5通过螺钉连接，髋关节十字轴R3右侧通过关节辅助支撑件R2进行辅助支撑和定位，髋关节十字轴R3可通过图8垂直纸面方向的通孔连接机器人其他部件；驱动单元R1与与膝关节的连接通过左侧螺母R4、右侧螺母R5、垫块R6、右侧连接板R7、左侧连接板R8，左侧螺母R4、右侧螺母R5分别用来连接垫块R6、右侧连接板R7和左侧连接板R8，而右侧连接板R7和左侧连接板R8可作为膝关节左右壳体。图10为该应用的整体视图。

本发明所述的机器人关节用挠性驱动单元的本体长90mm、宽70mm和高280mm，重量为1.96kg，具有1个自由度。

工作原理

输出轴套14的作用是缠绕和固定第一滑轮牵引钢丝绳5和第二滑轮牵引钢丝绳6，输出装置1的工作过程是：将输出装置用第一牵引钢丝绳3-1和输出装置用第二牵引钢丝绳3-2缠绕在输出绳轮1-6的导向槽1-6-1内，绳端穿出并用压绳板1-4将其固定在输出绳轮1-6上；第一滑轮牵引钢丝绳5和第二滑轮牵引钢丝绳6分别固定在底部钢丝绳双向锁紧装置15的滑块15-2上，当旋转其中一个螺钉15-3时，可无级锁紧输出装置用第二牵引钢丝绳3-2和第二滑轮牵引钢丝绳6；当旋转另一个螺钉15-3时，可无级锁紧输出装置用第一牵引钢丝绳3-1和第一滑轮牵引钢丝绳5，该锁紧装置可方便进行无级双向锁紧。

输出与输入关系：伺服电机10顺时针旋转(图1按照竖直向下看)，位于左侧的动滑轮装置向上运动，位于右侧的动滑轮装置向下运动，输出装置用第一牵引钢丝绳3-1在左侧动滑轮装置的作用下放松，输出装置用第二牵引钢丝绳3-2在右侧动滑轮装置的拉动下向下运动，此时，输出绳轮1-6顺时针旋转(图1从纸面垂直向里看)；反之，伺服电机10逆时针旋转，输出绳轮1-6也顺时针旋转，在旋转过程中，两个动滑轮装置平行于驱动装置移动，输出轴套14可驱动两条牵引钢丝绳，即输出装置用第一牵引钢丝绳3-1和输出装置用第二牵引钢丝绳3-2一条放松一条收紧，关节编码器19检测关节转角，电机码盘2可测量伺服电机转角，二者信号均反馈给现有技术的控制器，可用于关节全闭环控制，张力传感器20测量输出装置用第一牵引钢丝绳和输出装置用第二牵引钢丝绳的张力。

Claims (6)

1.具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，它包括驱动单元机架、驱动装置、传动装置和输出装置(1)；所述驱动单元机架包括底座(8)、输出装置固定板(9)和驱动装置固定板(13)；

其特征在于：所述驱动单元还包括电机码盘(2)、关节编码器(19)、两个张力传感器(20)和两个限位开关(21)；

所述驱动装置由伺服电机(10)、减速器(12)和输出轴套(14)构成；

所述传动装置由底部钢丝绳双向锁紧装置(15)、两套底部导向定滑轮装置(7)、两个侧面导向定滑轮装置(16)、两个动滑轮装置、四个动滑轮组用圆柱导轨(4)、输出装置用第一牵引钢丝绳(3-1)、输出装置用第二牵引钢丝绳(3-2)、第一滑轮牵引钢丝绳(5)和第二滑轮牵引钢丝绳(6)构成；

所述输出装置(1)包括关节编码器端盖(1-1)、支架(1-3)、压绳板(1-4)、输出绳轮支撑轴(1-5)和输出绳轮(1-6)，关节编码器(19)通过关节编码器端盖(1-1)安装在输出装置支架(1-3)上，关节编码器(19)的输出轴与输出绳轮支撑轴(1-5)的固接且二者的轴线重合，输出绳轮(1-6)通过轴承安装在输出绳轮支撑轴(1-5)上，压绳板(1-4)安装在输出绳轮(1-6)的的外侧边缘上；

每个底部导向定滑轮装置(7)包括底部定滑轮支撑架(7-4)和两组底部导向定滑轮机构(7-1)，每组底部导向定滑轮机构(7-1)由底部定滑轮(7-1-1)、底部轴承(7-1-2)、底部定滑轮心轴(7-1-3)和底部定滑轮支撑架(7-4)构成，底部定滑轮心轴(7-1-3)安装在底部定滑轮支撑架(7-4)上，底部定滑轮(7-1-1)通过底部轴承(7-1-2)安装在底部定滑轮心轴(7-1-3)上；

每个动滑轮装置由侧面挡板(11-3)、壳体(11-2)、钢丝绳固定件(11-6)和两个动滑轮组件(11-1)构成，两个动滑轮组件(11-1)并排安装在壳体(11-2)内，侧面挡板(11-3)盖合在壳体(11-2)上，张力传感器(20)固装在壳体(11-2)的上端面，张力传感器(20)的上端固装有钢丝绳固定件(11-6)，限位开关(21)固装在侧面挡板(11-3)的侧壁上，每个动滑轮组件(11-1)包括动滑轮心轴(11-1-7)、动滑轮(11-1-5)和动滑轮轴承(11-1-6)，动滑轮(11-1-5)通过动滑轮轴承(11-1-6)安装在动滑轮心轴(11-1-7)上；每个动滑轮装置中的两个动滑轮心轴(11-1-7)平行设置且二者的轴线位于同一水平面上，两个动滑轮心轴(11-1-7)都安装在壳体(11-2)上；

底部钢丝绳双向锁紧装置(15)包括支撑座(15-8)、支架(15-7)和两组钢丝绳锁紧机构；支撑座(15-8)的上端安装在底座(8)的下端面上，支架(15-7)安装在支撑座(15-8)上；每组钢丝绳锁紧机构包括螺钉(15-3)、滑块(15-2)和辅助绳轮(15-9)，螺钉(15-3)穿过支架(15-7)并与滑块(15-2)螺纹连接，且螺钉(15-3)伸入底座(8)侧壁上设有的定位孔内，螺钉(15-3)的轴线与辅助绳轮(15-9)的轴线相垂直设置；

每个侧面导向定滑轮装置(16)包括侧面第一定滑轮(16-1)、侧面第二定滑轮(16-2)、侧面第三定滑轮(16-3)、侧面第一定滑轮心轴(16-4)、侧面第二定滑轮心轴(16-5)和侧面第三定滑轮心轴(16-6)，侧面第一定滑轮(16-1)通过轴承安装在侧面第一定滑轮心轴(16-4)上，侧面第二定滑轮(16-2)通过轴承安装在侧面第二定滑轮心轴(16-5)上，侧面第三定滑轮(16-3)通过轴承安装在侧面第三定滑轮心轴(16-6)上，侧面第一定滑轮心轴(16-4)、侧面第二定滑轮心轴(16-5)和侧面第三定滑轮心轴(16-6)的轴线平行；

所述两个底部导向定滑轮装置(7)并列设置在底座(8)上，每组导向定滑轮机构(7-1)中的两个底部定滑轮(7-1-1)的径向中垂面重合，且两个底部定滑轮心轴(7-1-3)的轴线平行位于同一水平面上，每个底部定滑轮支撑架(7-4)与底座(8)可拆卸连接，底部钢丝绳双向锁紧装置(15)位于四组底部导向滑轮机构(7-1)构成矩阵的中部，支撑座(15-8)安装在底座(8)的下端面上，输出轴套(14)位于底部钢丝绳双向锁紧装置(15)的上方，输出轴套(14)与位于其上方的减速器(12)的输出端连接，减速器(12)的输入端与位于其上方的伺服电机(10)的输出端连接，电机码盘(2)安装在伺服电机(10)上，驱动装置固定板(13)水平安装在减速器(12)的下端侧壁上；

每个底部导向定滑轮装置(7)的上方各设有一个侧面导向定滑轮装置(16)，侧面第一导向定滑轮心轴(16-4)的轴线与底部定滑轮心轴(7-1-3)的轴线垂直设置，侧面第一定滑轮(16-1)、侧面第二定滑轮(16-2)和侧面第三定滑轮(16-3)均位于驱动装置固定板(13)的下方，侧面第一定滑轮心轴(16-4)、侧面第二定滑轮心轴(16-5)和侧面第三定滑轮心轴(16-6)均固装在底座(8)上；输出装置固定板(9)设置在伺服电机(10)的上方，四个动滑轮组用圆柱导轨(4)均布固设在输出装置固定板(9)和驱动装置固定板(13)之间，且每个动滑轮组用圆柱导轨(4)与每个底部导向定滑轮机构(7-1)一一对应设置；位于一个底部导向定滑轮装置(7)上方的两个动滑轮组用圆柱导轨(4)之间设有一个动滑轮装置，位于另一个底部导向定滑轮装置(7)上方的另两个动滑轮组用圆柱导轨(4)之间设有另一个动滑轮装置，每个动滑轮装置沿相应的两个动滑轮组用圆柱导轨(4)上下滑动；

每个侧面导向定滑轮装置(16)与每组钢丝绳锁紧机构一一对应设置，侧面第一导向定滑轮心轴(16-4)的轴线与辅助绳轮(15-9)的轴线平行，第一滑轮牵引钢丝绳(5)的一端固接在输出轴套(14)上，第一滑轮牵引钢丝绳(5)依次缠绕侧面第一定滑轮(16-1)、动滑轮装置中的一个动滑轮(11-1-5)、位于同一组导向定滑轮机构(7-1)的两个底部定滑轮(7-1-1)、所述动滑轮装置中的另一个动滑轮(11-1-5)、侧面第二定滑轮(16-2)、侧面第三定滑轮(16-3)和底部钢丝绳双向锁紧装置(15)中的一个辅助绳轮(15-9)，第一滑轮牵引钢丝绳(5)的另一端固接在滑块(15-2)上；第二滑轮牵引钢丝绳(6)与第一滑轮牵引钢丝绳(5)缠绕方式相同，且二者对称布置；输出装置用第一牵引钢丝绳(3-1)布置在第一滑轮牵引钢丝绳(5)的上方，输出装置用第二牵引钢丝绳(3-2)布置在第二滑轮牵引钢丝绳(6)的上方；支架(1-3)固装在输出装置固定板(9)的上端面上，输出装置用第一牵引钢丝绳(3-1)的一端端头与一个钢丝绳固定件(11-6)连接，输出装置用第二牵引钢丝绳(3-2)的一端端头与另一个钢丝绳固定件(11-6)连接，输出装置用第一牵引钢丝绳(3-1)和输出装置用第二牵引钢丝绳(3-2)均穿过输出装置固定板(9)缠绕在输出绳轮(1-6)上的导向槽(1-6-1)内，且二者一同从导向槽(1-6-1)的最高点处的穿线孔穿出并用压绳板(1-4)将其固定在输出绳轮(1-6)上。

2.根据权利要求1所述的具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，其特征在于：所述减速器(12)为行星减速器。

3.根据权利要求1或2所述的具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，其特征在于：驱动装置的伺服电机(10)的轴线与输出装置(1)的输出绳轮支撑轴(1-5)的轴线正交设置。

4.根据权利要求3所述的具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，其特征在于：所述驱动单元还包括辅助支撑板(15-1)，辅助支撑板(15-1)通过轴承安装在输出轴套(14)的下端，底部钢丝绳双向锁紧装置设置在辅助支撑板(15-1)的下方。

5.根据权利要求1、2或4所述的具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，其特征在于：所述驱动单元还包括多个螺栓(17)，支撑座(15-8)通过多个螺栓(17)安装在底座(8)上。

6.根据权利要求5所述的具有张力和关节位置反馈的机器人关节用挠性驱动单元，其特征在于：所述驱动单元还包括壳体(18)，输出装置固定板(9)通过壳体(18)与驱动装置固定板(13)连接为一体。