CN207788961U - 外骨骼肢体电机的驱动系统和机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外骨骼肢体电机的驱动系统和机器人。其中，该系统包括：电源，用于提供第一电压；第一转接板，与电源相连，用于将电源提供的第一电压转换为驱动器所需的第二电压；多个驱动器，用于驱动对应的电机，每个驱动器包括一个第二转接板，每个第二转接板串联连接得到转接板组，转接板组的一端与第一转接板相连，其中，第二转接板用于将从第一转接板处接收到的电能输出至下一个第二转接板。本实用新型解决了现有技术中外骨骼四肢电机连接转接线过多，导致稳定性差的技术问题。

Description

外骨骼肢体电机的驱动系统和机器人

技术领域

本实用新型涉及机器人领域，具体而言，涉及一种外骨骼肢体电机的驱动系统和机器人。

背景技术

对于外骨骼来说，电机通常分布于其四肢之上，而电源与控制板通常至于躯干，现有技术通常采用“总-分”的结构将电机与躯干上的电源和控制板相连，具体可如图1所示，以电源为例，电源和电源转接板设置于机器人的躯干，电源转接板与躯干转接板相连，例如：对于具有四肢的机器人，则具有四个肢体转接板。机器人肢体具有多个电机(图1中以肢体具有一个电机示例)，每个电机与对应电机转接板相连，同一个肢体上的电机转接板与该肢体的肢体转接板相连。

由图1示出的结构可知，采用这种“总-分”的结构，会导致控制板和电源与各个电机之间的连接极为杂乱，四肢的连接线容易发生缠绕导致干扰影响稳定性，同时在四肢的运动过程中也容易发生拉扯等现象。

针对现有技术中外骨骼四肢电机连接转接线过多，导致稳定性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种外骨骼肢体电机的驱动系统和机器人，以至少解决现有技术中外骨骼四肢电机连接转接线过多，导致稳定性差的技术问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种外骨骼肢体电机的驱动系统，包括：电源，用于提供第一电压；第一转接板，与电源相连，用于将电源提供的第一电压转换为驱动器所需的第二电压；多个驱动器，用于驱动对应的电机，每个驱动器包括一个第二转接板，每个第二转接板串联连接得到转接板组，转接板组的一端与第一转接板相连，其中，第二转接板用于将从第一转接板处接收到的电能输出至下一个第二转接板。

进一步地，第二转接板允许输出电能。

进一步地，第一电压大于第二电压。

进一步地，每个电机的驱动电压相同。

进一步地，第二转接板用于将第二电压转换为每个电机的驱动电压。

进一步地，与第一转接板相连的第二转接板为与第一转接板距离最近的第二转接板。

进一步地，驱动器还包括控制板，控制板包括用于总线通讯的输出接口。

进一步地，每个驱动器中的控制板串联连接。

进一步地，每个驱动器中的控制板串联的顺序与每个驱动器中的第二转接板串联的顺序相同。

进一步地，上述系统还包括：多个电机，每个电机与对应的一个驱动器连接。

根据本实用新型实施例的另一方面，还提供了一种机器人，包括上述的外骨骼肢体电机的供电系统。

进一步地，外骨骼肢体中的每个肢体设置有多个电机。

在本实用新型实施例中，通过电源提供第一电压，通过第一转接板将第一电压转换为第二电压，肢体上的每个电机与一个对应的驱动器相连，驱动器包括第二转接板，第一转接板与由每个第二转接板串联得到的转接板组的一端相连。由上可知，本申请上述方案通过上述结构使得电源直接与电机之间进行传输，从而减少所需的连接线，整体稳定性更佳，解决了现有技术中外骨骼四肢电机连接转接线过多，导致稳定性差的技术问题，降低了因线路过多导致的外骨骼工作不稳定问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1是根据现有技术的一种外骨骼四肢电机的驱动系统的示意图；

图2是根据本实用新型实施例的外骨骼四肢电机的驱动系统的示意图；

图3a是根据本实用新型实施例的一种48V电压的输入电路的示意图；

图3b是根据本实用新型实施例的一种24V电压的输入电路的示意图；

图3c是根据本实用新型实施例的一种48V电压的输出电路的示意图；

图3d是根据本实用新型实施例的一种24V电压的输出电路的示意图；以及

图4是根据本实用新型实施例的一种控制板的部分电路的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本实用新型实施例，提供了一种外骨骼四肢电机的驱动系统的实施例，图2是根据本实用新型实施例的外骨骼四肢电机的驱动系统的示意图，如图2所示，该系统包括：

电源20，用于提供第一电压。具体的，上述电源20可以设置于机器人的躯体上，第一电压可以为48V。

第一转接板22，与电源20相连，用于将电源20提供的第一电压转换为驱动器所需的第二电压。

具体的，由于电源提供的第一电压可能与电机所需的驱动电压不同，因此需要第一转接板进行电压转换，得到第二电压，由第二电压为驱动器供电。

多个驱动器24，用于驱动对应的电机26，每个驱动器包括一个第二转接板241，每个第二转接板241串联连接得到转接板组，转接板组的一端与第一转接板22相连，其中，第二转接板241用于将从第一转接22板处接收到的电能输出至下一个第二转接板241。

可选的，根据本申请上述实施例，上述系统还包括：多个电机26，每个电机26与对应的一个驱动器24连接。

在一种可选的实施例中，结合图1所示，在该示例中，电机26并不限定是哪一个肢体的电机26，所有电机26对应的第二转接板241通过串联的连接方式直接与第一转接板22相连。

图3a至图3d是根据本实用新型的一种第二转接板中部分电路的示意图，结合图3a至图3d所示，第二转接板不仅具有接口48Vin或24Vin，用于输入48V或24V电压，还包括48Out或24Out，用于提供输出电压。

值得注意的是，图2示出的是包括多个电机的一个肢体的驱动系统的示意图，对于外骨骼的多个肢体，每个肢体都可以采用上述实施例的方式，将多个第二转接板串联后得到的转接板组的一端连接至第一转接板。

此处需要说明的是，本实用新型上述方案与现有技术中的外骨骼四肢的“总-分“的供电方案相比，省去了肢体转接板，由电源转接板(第一转接板)直接与电机转接板(第二转接板)相连，从而减少所需的连接线，整体稳定性更佳。

由上可知，本实用新型上述实施例通过电源提供第一电压，通过第一转接板将第一电压转换为第二电压，每个电机与对应的一个驱动器连接，驱动器用于驱动对应的电机，每个驱动器包括一个第二转接板，每个第二转接板串联连接得到转接板组，转接板组的一端与第一转接板相连，其中，第二转接板用于将从第一转接板处接收到的电能输出至下一个第二转接板。在上述方案中，肢体中单肢的电机连接方式都是“串联”的，从而使得由躯干到四肢的连接线会显著减少，系统稳定性大大提升，进而解决了现有技术中外骨骼四肢电机连接转接线过多，导致稳定性差的技术问题，降低了因线路过多导致的外骨骼工作不稳定问题。

上述方案可还可运用于其他电机联携工作的场景，通过电机之间通讯线和供电线的串联减少或消除本应使用的转接板可提高稳定性，减少硬件电路板及连接线，降低成本。

可选的，根据本申请上述实施例，第二转接板上设置有电源输出口。

此处需要说明的是，通常转接板只能接收电能，而难以输出电能，本申请上述方案通过在第二转接板上设置电源输出口，使得第二转接板允许输出电能，从而实现多个第二转接板串联的连接方式。

可选的，根据本申请上述实施例，第一电压大于第二电压。

具体的，上述第一电压可以为48V，上述第二电压可以为24V。在一种可选的实施例中，电机所需的电压为48V，驱动器所需的电压为24V，第一转接板向转接板组中的第一个第二转接板输出48V电压，以及对48V电压进行转换得到的24V电压，第二转接板向驱动器输出24V电压为驱动器供电，向电机输出48V电压为电机供电，并向串联的下一个第二转接板输出24V电压和48V电压，直至该肢体的最后一个第二转接板。

可选的，根据本申请上述实施例，第二转接板用于将第二电压转换为每个电机的驱动电压。

第二转接板与第一转接板相连，由于第二电压要驱动所有电机，因此第二电压并不适用于直接驱动电机，因此需要通过第二转接板将第二电压进行转换，从而适用于每个电机。

可选的，根据本申请上述实施例，与第一转接板相连的第二转接板为与第一转接板距离最近的第二转接板。

为了合理的布局连接线，将与第一转接板与最接近的转接板相连，能够减少连接线的缠绕，从而提高连接的稳定性。

可选的，根据本申请上述实施例，驱动器还包括控制板，控制板包括用于总线通讯的输出接口。

可选的，根据本申请上述实施例，每个驱动器中的控制板串联连接。

图4是根据本实用新型实施例的一种控制板的部分电路的示意图，结合图4所示，控制板通过CAN总线与其他电机中的控制板通信，控制板不仅具有CAN_in部分，用于信号输入，还包括有CAN_out部分，用于信号输出，从而实现了通信信号的串联传播。

在上述方案中，通讯线也在电机之间串联连接，电源和控制信号直接由电机之间进行传输，可以减少所需连接线，整体稳定性更佳。

可选的，根据本申请上述实施例，每个驱动器中的控制板串联的顺序与每个驱动器中的第二转接板串联的顺序相同。

实施例2

根据本实用新型实施例，提供了一种机器人，包括实施例1中的外骨骼肢体电机的驱动系统。

可选的，根据本申请上述实施例，外骨骼四肢中的每个肢体设置有多个电机。

上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本实用新型的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种外骨骼肢体电机的驱动系统，其特征在于，包括：

电源，用于提供第一电压；

第一转接板，与所述电源相连，用于将所述电源提供的所述第一电压转换为驱动器所需的第二电压；

多个驱动器，用于驱动对应的电机，每个驱动器包括一个第二转接板，每个所述第二转接板串联连接得到转接板组，所述转接板组的一端与所述第一转接板相连，其中，所述第二转接板用于将从所述第一转接板处接收到的电能输出至下一个第二转接板。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二转接板上设置有电源输出口。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一电压大于所述第二电压。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，与所述第一转接板相连的第二转接板为与所述第一转接板距离最近的第二转接板。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述驱动器还包括控制板，所述控制板包括用于总线通讯的输出接口。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，每个所述驱动器中的控制板串联连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，每个所述驱动器中的控制板串联的顺序与每个所述驱动器中的第二转接板串联的顺序相同。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

多个电机，每个电机与对应的一个驱动器连接。

9.一种机器人，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的外骨骼肢体电机的驱动系统。

10.根据权利要求9所述的机器人，其特征在于，所述外骨骼肢体中的每个肢体设置有多个电机。