CN105587835A - 一种用于机器人关节的减速结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于机器人关节的减速结构，包括减速机构本体及驱动电机，所述的减速机构本体上设有与所述的驱动电机对接的标准接口，使所述的减速机构本体与所述的驱动电机连接；所述的减速机构本体包括齿轮减速器及绞盘减速组件，实现对所述的驱动电机的减速增力。本发明利用绳索和绞盘完成动力传输，实现了对电机减速增力的功能，可以避免传统齿轮减速器背隙较大、齿轮易磨损的问题，同时降低了制造的难度和成本。

Description

一种用于机器人关节的减速结构
技术领域
本发明涉及电机减速器技术、机器人技术，尤其涉及一种用于机器人关节的减速结构。
背景技术
外骨骼式机器人是一种能够穿戴于人体，辅助或扩展人体运动能力的机电装置。外骨骼式机器人的应用范围是非常广泛的，包括远程操控、人体机能增强、人体机能补偿以及肢体康复训练。由于外骨骼式机器人直接穿戴在人体上，与人直接产生力学交互，所以在外骨骼机器人的电机驱动组件设计中，反向驱动能力是十分重要的，优秀的反向驱动能力，可以使控制系统更好的监测使用的者的和运动意图，从而实现更顺滑的人机交互体验。
传动系统的效率对于优秀的反向驱动能力来说是十分重要的，然而传统的齿轮减速器由于其内部的高摩擦损耗，效率一直较低，比如日本Harmonic的谐波减速机，传动效率一般只在60~70%，这种情况下要实现优秀的反向驱动能力只能通过增加昂贵的扭矩传感器等设备组成闭环背驱控制系统来实现。另外，传统的齿轮减速器无法避免其机械部件的磨损和性能退化，尤其是齿轮。损耗逐渐增大，传动系统中的背隙也会随之产生，降低传动的精度，组件的使用寿命自然就缩短了。而且，传统的齿轮减速器要求定期添加润滑油来降低摩擦，同时也就要求设计油封机构来防止泄露和防止灰尘进入，这必然会增加减速器的重量，并易使减速箱升温，从而限制了传动机构的使用温度。
发明内容
本发明的目的：提供一种用于机器人关节的减速结构，可以实现由电机驱动的机器人关节减速增力的功能。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种用于机器人关节的减速结构，包括减速机构本体及驱动电机，所述的减速机构本体上设有与所述的驱动电机对接的标准接口，使所述的减速机构本体与所述的驱动电机连接；所述的减速机构本体包括齿轮减速器及绞盘减速组件，实现对所述的驱动电机的减速增力。
上述的用于机器人关节的减速结构，其中，所述的齿轮减速器是行星减速器、谐波减速器、RV减速器中的一种。
上述的用于机器人关节的减速结构，其中，所述的绞盘减速组件是一种基于绞盘与多根绳索的减速结构；所述的绞盘减速组件包括输入连接件、输入轴、多根绳索、绞盘输出轴、输出绞盘及绳索收紧件；所述的输入轴的一端通过所述的输入连接件与所述的齿轮减速器的标准输出接口连接，使所述的输入轴与所述的齿轮减速器的输出轴/孔同步转动；所述的输出绞盘固定在所述的绞盘输出轴上，所述的绞盘输出轴与所述的输出绞盘同步转动；所述的输入轴与所述的输出绞盘之间通过所述的多根绳索传输动力。
上述的用于机器人关节的减速结构，其中，所述的输入轴上设有螺旋凹槽，所述的输出绞盘上设有圆弧面；所述的多根绳索中间部分绕在所述的输入轴的螺旋凹槽中，所述的多根绳索的一端绕所述的输出绞盘的一段圆弧面后固定在所述的输出绞盘上，所述的多根绳索的另一端绕所述的输出绞盘的一段弧面后，通过所述的绳索收紧件固定在所述的输出绞盘上。
上述的用于机器人关节的减速结构，其中，所述的绳索收紧件为弹簧。
上述的用于机器人关节的减速结构，其中，所述的输入轴的旋转半径小于所述的输出绞盘的旋转半径。
本发明利用多根绳索和绞盘完成动力传输，实现了对电机减速增力的功能，可以避免传统齿轮减速器背隙较大、齿轮易磨损的问题，同时降低了制造的难度和成本。使用多根绳索连接绞盘减速组件的输入轴与输出绞盘，将负载分摊至各绳索上，有效增强绞盘减速组件的性能，延长其使用寿命，同时设计了收紧组件可以使绳索保持张紧，从而进一步减小绞盘减速组件的背隙。
附图说明
图1是本发明一种用于机器人关节的减速结构的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步说明本发明的实施例。
请参见附图1所示，一种用于机器人关节的减速结构，包括减速机构本体及驱动电机2000，所述的减速机构本体上设有与所述的驱动电机2000对接的标准接口，使所述的减速机构本体与所述的驱动电机2000连接；所述的减速机构本体包括齿轮减速器1100及绞盘减速组件1200，实现对所述的驱动电机2000的减速增力。
所述的齿轮减速器1100为是行星减速器、谐波减速器、RV减速器中的一种。
所述的绞盘减速组件1200是一种基于绞盘与多根绳索的减速结构；所述的绞盘减速组件1200包括输入连接件1201、输入轴1202、多根绳索1203、绞盘输出轴1204、输出绞盘1205及绳索收紧件1206；所述的输入轴1202的一端通过所述的输入连接件1201与所述的齿轮减速器1100的标准输出接口连接，使所述的输入轴1202与所述的齿轮减速器1100的输出轴/孔同步转动；所述的输出绞盘1205固定在所述的绞盘输出轴1204上，所述的绞盘输出轴1204与所述的输出绞盘1205同步转动；所述的输入轴1202与所述的输出绞盘1205之间通过所述的多根绳索1203传输动力。
所述的输入轴1202上设有螺旋凹槽，所述的输出绞盘1205上设有圆弧面；所述的多根绳索1203中间部分绕在所述的输入轴1202的螺旋凹槽中，所述的多根绳索1203的一端绕所述的输出绞盘1205的一段圆弧面后固定在所述的输出绞盘1205上，所述的多根绳索1203的另一端绕所述的输出绞盘1205的一段弧面后，通过所述的绳索收紧件1206固定在所述的输出绞盘1205上。
优选地，所述的绳索收紧件1206可以使用弹簧来实现。此时，若输入轴1202转动，输出绞盘1205也将转动。
进一步地，由于所述的输入轴1202的旋转半径小于所述的输出绞盘1205的旋转半径，从而绞盘减速组件1200实现了减速增力的效果。
绞盘减速组件1200可以使用多根多根绳索1204连接输入轴1202与输出绞盘1205，将负载分摊至各多根绳索上。绳索收紧件1206，从而减小绞盘减速组件1200的背隙。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“一端”、“中间”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
综上所述，本发明利用多根绳索和绞盘完成动力传输，实现了对电机减速增力的功能，可以避免传统齿轮减速器背隙较大、齿轮易磨损的问题，同时降低了制造的难度和成本。使用多根绳索连接绞盘减速组件的输入轴与输出绞盘，将负载分摊至各绳索上，有效增强绞盘减速组件的性能，延长其使用寿命，同时设计了收紧组件可以使绳索保持张紧，从而进一步减小绞盘减速组件的背隙。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用附属在其他相关产品的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于机器人关节的减速结构，其特征在于：包括减速机构本体及驱动电机，所述的减速机构本体上设有与所述的驱动电机对接的标准接口，使所述的减速机构本体与所述的驱动电机连接；所述的减速机构本体包括齿轮减速器及绞盘减速组件，实现对所述的驱动电机的减速增力。
2.根据权利要求1所述的用于机器人关节的减速结构，其特征在于：所述的齿轮减速器是行星减速器、谐波减速器、RV减速器中的一种。
3.根据权利要求1所述的用于机器人关节的减速结构，其特征在于：绞盘减速组件是一种基于绞盘与多根绳索的减速结构；所述的绞盘减速组件包括输入连接件、输入轴、多根绳索、绞盘输出轴、输出绞盘及绳索收紧件；所述的输入轴的一端通过所述的输入连接件与所述的齿轮减速器的标准输出接口连接，使所述的输入轴与所述的齿轮减速器的输出轴/孔同步转动；所述的输出绞盘固定在所述的绞盘输出轴上，所述的绞盘输出轴与所述的输出绞盘同步转动；所述的输入轴与所述的输出绞盘之间通过所述的多根绳索传输动力。
4.根据权利要求3所述的用于机器人关节的减速结构，其特征在于：所述的输入轴上设有螺旋凹槽，所述的输出绞盘上设有圆弧面；所述的多根绳索中间部分绕在所述的输入轴的螺旋凹槽中，所述的多根绳索的一端绕所述的输出绞盘的一段圆弧面后固定在所述的输出绞盘上，所述的多根绳索的另一端绕所述的输出绞盘的一段弧面后，通过所述的绳索收紧件固定在所述的输出绞盘上。
5.根据权利要求4所述的用于机器人关节的减速结构，其特征在于：所述的绳索收紧件为弹簧。
6.根据权利要求4所述的用于机器人关节的减速结构，其特征在于：所述的输入轴的旋转半径小于所述的输出绞盘的旋转半径。
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