專利名稱：機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機器人，特別涉及機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，即直流伺服電機與氣動人 工肌肉相結(jié)合的機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
人或模擬人體肢體功能的機器人的肢體關(guān)節(jié)，在某一運動平面內(nèi)，均表現(xiàn)為正反 方向的旋轉(zhuǎn)運動。目前，機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置主要有兩種1、采用電機帶動齒輪傳動，這 種驅(qū)動裝置定位精度高，剛性好、承載能力強，但電機的功率/重量比小，輸出力矩小，且急 速快?？靹訒r易造成大的沖擊，動作平滑性差；2、采用氣動人工肌肉驅(qū)動，以拉伸鋼纜傳 動，這種驅(qū)動裝置柔順性好，功率/重量比大，動作平滑，響應(yīng)快，也最接近人體肌肉的運動 特點，但氣動人工肌肉是一種典型的單向柔性驅(qū)動器件，其縮放運動受外載荷變化的影響 大。由于電機驅(qū)動的功率/重量比小、輸出力矩小，在需要較大力矩時，相對于氣動人 工肌肉驅(qū)動而言電機驅(qū)動的重量體積較大，難以實現(xiàn)機器人的小型化；特別是在正向運動 需要較大力矩，而反向運動需要較小力矩時，單一采用電機驅(qū)動在正反兩個方向上所需驅(qū) 動力是極不匹配的。而氣動人工肌肉是一種典型的單向柔性驅(qū)動器件，其縮放運動受外載 荷變化的影響大，當(dāng)驅(qū)動負載短時間發(fā)生較大變化時，或急停急動等情況發(fā)生時，會引發(fā)氣 動人工肌肉膠管沿軸向的顫動，會造成很大的定位誤差，同時也會造成人工肌肉系統(tǒng)的動 態(tài)不穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述技術(shù)問題，將電機這種典型剛性驅(qū)動器件，與氣動人工肌 肉這種典型柔性驅(qū)動器件相結(jié)合，構(gòu)成一種剛?cè)峤Y(jié)合的機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，在機器人關(guān) 節(jié)的不同運動方向上，充分發(fā)揮各自的性能優(yōu)勢，實現(xiàn)一種在柔順性、定位精度和功率/重 量比方面，達到綜合優(yōu)化的一種新型機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的
本發(fā)明是一種機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，包括氣動人工肌肉驅(qū)動部1，直流伺服電機驅(qū)動 部2，機器人關(guān)節(jié)部3，機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部4，第一肢體5和第二肢體6，其特征在于氣 動人工肌肉驅(qū)動部1位于第二肢體6的上部，通過固定件固定于第二肢體6上，其前端通過 拉伸鋼纜101與固定在第一肢體5后端的轉(zhuǎn)動輪13連接；直流伺服電機驅(qū)動部2通過固緊 套203固定于第二肢體6的一側(cè)，其前端固聯(lián)的齒輪201與固定在第一肢體5后端的齒輪 301嚙合；機器人關(guān)節(jié)部3通過螺釘將第一肢體5的后端與其轉(zhuǎn)動輪13固定在一起，通過轉(zhuǎn) 動軸14鉸接于第二肢體6的前端；機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部4位于機器人關(guān)節(jié)部3的上部， 通過支撐板404用螺釘403固定于機器人關(guān)節(jié)部3的固定套305上；第一肢體5繞機器人 關(guān)節(jié)部3中的轉(zhuǎn)動軸14做旋轉(zhuǎn)運動。所述氣動人工肌肉驅(qū)動部1由氣動人工肌肉7、比例壓力閥8和壓力傳感器9組成，壓力傳感器9內(nèi)置于氣動人工肌肉7內(nèi)，位于氣動人工肌肉7的充放氣端105，通過氣動 人工肌肉7的進出氣口 104用輸氣管106與比例壓力閥8連接，氣動人工肌肉7的充放氣 端105固定于第二肢體6上，氣動人工肌肉7的縮放端102放置于固定于第二肢體6上的 套筒支架110內(nèi)，充放氣端105通過固定件111用螺栓112固定于第二肢體6上，套筒支架 110通過固定件113用螺栓114固定于第二肢體6上，氣動人工肌肉7的拉伸鋼纜101的一 端固定于縮放端102，另一端纏繞在轉(zhuǎn)動輪13上，端頭固定于轉(zhuǎn)動輪13的側(cè)面，比例壓力閥 8、壓力傳感器9與控制系統(tǒng)連接。所述直流伺服電機驅(qū)動部2，由減速器10，直流伺服電機11和電機調(diào)速編碼器12 組成，減速器10位于直流伺服電機驅(qū)動部2的前端，直流伺服電機11位于中間，電機調(diào)速 編碼器12位于后端，減速器10的輸出軸端通過螺栓204固定在與第二肢體6固連的法蘭 盤202上，通過連接銷205與齒輪201連接，齒輪201為45°傘齒輪，直流伺服電機驅(qū)動部 2通過固緊套203固定在第二肢體6上。所述機器人關(guān)節(jié)部3，用于連接第一肢體5和第二肢體6，包括轉(zhuǎn)動輪13，轉(zhuǎn)動軸 14和滾動軸承15，轉(zhuǎn)動軸14通過轉(zhuǎn)動輪13的中心孔貫穿整個機器人關(guān)節(jié)部3，一端通過連 接銷302與齒輪301連接，齒輪301為45°傘齒輪，另一端安裝滾動軸承15，用以支撐轉(zhuǎn)動 軸14，轉(zhuǎn)動輪13通過螺釘303固定于第一肢體5上，通過平鍵304與轉(zhuǎn)動軸14連接，齒輪 301與減速器10輸出軸端帶動的齒輪201嚙合，齒輪201和齒輪301均為45°傘齒輪，使 直流伺服電機驅(qū)動部傳動的運動轉(zhuǎn)向90°。所述機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部4包括角度編碼器16，固定于轉(zhuǎn)動輪13上的齒輪 401，和固定于角度編碼器16上的齒輪402，角度編碼器16的法蘭端面通過螺釘403固定在 支撐板404上，支撐板404固定在第二肢體6上，齒輪401與齒輪402嚙合，齒輪401和齒 輪402均為直齒輪。所述控制系統(tǒng)，通過接收關(guān)節(jié)角度、電機轉(zhuǎn)速、人工肌肉內(nèi)壓等信號數(shù)據(jù)，控制人 工肌肉的充放氣和直流伺服電機的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，由單片機，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器，電機控 制器和電機驅(qū)動器組成。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在將直流伺服電機與氣動人工肌肉相結(jié)合的機器人 關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，能承受較大的載荷，動作平滑，響應(yīng)快，柔順性好，最接近人體肌肉的運動特 點，且定位精度高。本發(fā)明可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域、商業(yè)服務(wù)業(yè)領(lǐng)域、康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域以及 日常生活中，特別適合應(yīng)用于康復(fù)機器人和仿生機器人。


圖1是本發(fā)明的工作原理框圖； 圖2是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)圖3是本發(fā)明主要部件的剖視圖； 圖4是本發(fā)明機器人關(guān)節(jié)部和關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部的主視圖； 圖5是本發(fā)明圖4A-A方向的剖視圖； 圖6是本發(fā)明控制系統(tǒng)的工作原理框圖。圖中1一氣動人工肌肉驅(qū)動部；2—直流伺服電機驅(qū)動部；3—機器人關(guān)節(jié)部；4一 機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部；5—第一肢體；6—第二肢體；7—氣動人工肌肉；8—比例壓力閥；9一壓力傳感器；10—減速器；11 一直流伺服電機；12—電機調(diào)速編碼器；13—轉(zhuǎn)動輪；14一 轉(zhuǎn)動軸；15—滾動軸承；16—角度編碼器；001—單片機；002—A/D轉(zhuǎn)換器；003— A/D轉(zhuǎn)換 器；004—A/D轉(zhuǎn)換器；005—D/A轉(zhuǎn)換器；006—D/A轉(zhuǎn)換器；007—電機控制器；008—電機驅(qū) 動器；101—拉伸鋼纜；102—縮放端；103—膠管；104—進出氣口 ；105—充放氣端；106— 輸氣管；107—壓力輸出口 ；108—進氣口 ；109—放氣口 ；110—套筒支架；111 一固定件； 112—螺栓；113 —固定件；114一螺栓；201—齒輪；202—法蘭盤；203—固緊套；204—螺 栓；205—連接銷；301—齒輪；302—連接銷；303—螺釘；304—平鍵；305—固定套；306— 螺栓；401—齒輪；402—齒輪；403—螺釘；404—支撐板。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。參見圖1，本發(fā)明提供的機器人關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，包括控制系統(tǒng)，比例壓力閥、電機驅(qū) 動器、氣動人工肌肉、直流伺服電機等組成的驅(qū)動部，關(guān)節(jié)部，主要部件為角度編碼器的機 器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部及肢體機構(gòu)。參見圖2、圖3、圖4及圖5，本發(fā)明所述氣動人工肌肉驅(qū)動部1位于第二肢體6的 上部，通過固定件固定于第二肢體6上，其前端通過拉伸鋼纜101與固定在第一肢體5后端 的轉(zhuǎn)動輪13連接；直流伺服電機驅(qū)動部2通過固緊套203固定于第二肢體6的一側(cè)，機器 人關(guān)節(jié)部3通過螺栓306固定于第一肢體5的后端，通過螺栓固定于第二肢體6的前端，機 器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部4位于機器人關(guān)節(jié)部3的上部，通過支撐板404用螺釘403固定于機 器人關(guān)節(jié)部3的固定套305上，第一肢體5繞機器人關(guān)節(jié)部3做旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明所述的氣動人工肌肉驅(qū)動部1由氣動人工肌肉7、比例壓力閥8和壓力傳感 器9組成，壓力傳感器9內(nèi)置于氣動人工肌肉7內(nèi)，位于氣動人工肌肉7的充放氣端105，通 過氣動人工肌肉7的進出氣口 104用輸氣管106與比例壓力閥8連接，氣動人工肌肉7的 充放氣端105固定于第二肢體6上，氣動人工肌肉7的縮放端102放置于固定于第二肢體 6上的套筒支架110內(nèi)，充放氣端105通過固定件111用螺栓112固定于第二肢體6上，套 筒支架110通過固定件113用螺栓114固定于第二肢體6上，氣動人工肌肉7的拉伸鋼纜 101的一端固定于縮放端102，另一端纏繞在轉(zhuǎn)動輪13上，端頭固定于轉(zhuǎn)動輪13的側(cè)面，比 例壓力閥8、壓力傳感器9與控制系統(tǒng)連接。本發(fā)明所述的直流伺服電機驅(qū)動部2，由減速器10，直流伺服電機11和電機調(diào)速 編碼器12組成一個整體，減速器10位于直流伺服電機驅(qū)動部2的前端，直流伺服電機11 位于中間，電機調(diào)速編碼器12位于后端，減速器10的輸出軸端通過螺栓204固定在與第二 肢體6固連的法蘭盤202上，通過連接銷205與齒輪201連接，直流伺服電機驅(qū)動部2通過 固緊套203固定在第二肢體6上。本發(fā)明所述的機器人關(guān)節(jié)部3，用于連接第一肢體5和第二肢體6，包括轉(zhuǎn)動輪13， 轉(zhuǎn)動軸14和滾動軸承15，轉(zhuǎn)動軸14通過轉(zhuǎn)動輪13的中心孔貫穿整個機器人關(guān)節(jié)部3，一 端通過連接銷302與齒輪301連接，另一端安裝滾動軸承15，用以支撐轉(zhuǎn)動軸14，轉(zhuǎn)動輪13 通過螺釘303固定于第一肢體5上，通過平鍵304與轉(zhuǎn)動軸14連接，齒輪301與減速器10 輸出軸端帶動的齒輪201嚙合。本發(fā)明所述的機器人關(guān)節(jié)角度測量部用于測量第一肢體的轉(zhuǎn)動角度與角速度，包括角度編碼器10，固定于轉(zhuǎn)動輪7上的齒輪401，和固定于角度編碼器10上的齒輪402，齒 輪401與齒輪402嚙合；角度編碼器10的法蘭端面通過螺釘403固定在支撐板404上，支 撐板404固定在第二肢體12上，角度編碼器10與控制系統(tǒng)連接。參見圖6，本發(fā)明所述控制系統(tǒng)包括單片機、A/D轉(zhuǎn)換器和D/A轉(zhuǎn)換器。A/D轉(zhuǎn)換 器002的一端連接單片機001，另一端連接角度編碼器16，A/D轉(zhuǎn)換器003 —端連接單片機 001，另一端連接壓力傳感器9，A/D轉(zhuǎn)換器004 —端連接單片機001，另一端連接電機調(diào)速編 碼器12，D/A轉(zhuǎn)換器005的一端連接單片機001，另一端連接比例壓力閥8，D/A轉(zhuǎn)換器006 的一端連接電機控制器007，另一端連接電機驅(qū)動器008，電機控制器007的一端連接單片 機001，另一端連接D/A轉(zhuǎn)換器006，電機驅(qū)動器008的一端連接D/A轉(zhuǎn)換器006，另一端連 接直流伺服電機11。下面結(jié)合圖1-圖6對本發(fā)明實施時的動作進行說明
當(dāng)?shù)谝恢w5繞關(guān)節(jié)沿順時針方向旋轉(zhuǎn)時，氣動人工肌肉驅(qū)動部1為主驅(qū)動，在此過程 中，直流伺服電機驅(qū)動部2對第一肢體5的旋轉(zhuǎn)運動是不做功的，只是做跟隨調(diào)速轉(zhuǎn)動。按 照圖6所示的控制系統(tǒng)，單片機001根據(jù)人工肌肉充放氣指令程序發(fā)出充氣指令，該指令經(jīng) D/A轉(zhuǎn)換器005變?yōu)槟M電壓值發(fā)送給比例壓力閥8，該比例壓力閥8打開進氣口 108，并根 據(jù)電壓值的大小調(diào)節(jié)產(chǎn)生相應(yīng)壓力的進入氣流，后經(jīng)壓力輸出口 107、輸氣管106和氣動人 工肌肉7的進出氣口 104充入膠管103，使該膠管103沿徑向膨脹而沿軸向收縮，產(chǎn)生沿軸 向的拉動力，通過固定于縮放端102上的拉伸鋼纜101，作用于機器人關(guān)節(jié)部的轉(zhuǎn)動輪13， 該轉(zhuǎn)動輪13直接帶動固定于其上的第一肢體5產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動；同時，單片機001上的壓力 差比較計算程序，接收來自A/D轉(zhuǎn)換器003的，由氣動人工肌肉7內(nèi)置的壓力傳感器9生成 的膠管103的內(nèi)壓信號，計算比例壓力閥8輸出的壓力與氣動人工肌肉7膠管103內(nèi)的壓 力差，以此來調(diào)整人工肌肉的充放氣指令，使該壓力差符合要求；轉(zhuǎn)動輪13在轉(zhuǎn)動時，同時 帶動固定其上的齒輪401做同步轉(zhuǎn)動，該齒輪401同時將轉(zhuǎn)動傳遞給與其嚙合的齒輪402， 齒輪402固定于角度編碼器16的輸入軸端，因此轉(zhuǎn)動輪的旋轉(zhuǎn)運動最終由齒輪402同步傳 入角度編碼器16，該編碼器產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角信號，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器002傳入單片機001的電機跟隨 速度計算程序，該電機跟隨速度程序同時接收當(dāng)前電機調(diào)速編碼器12的信號，根據(jù)計算的 結(jié)果數(shù)據(jù)，產(chǎn)生電機的調(diào)速指令給電機控制器007，該電機控制器007生成用于直流伺服電 機的數(shù)字調(diào)速信號，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器006傳送給電機驅(qū)動器008，該電機驅(qū)動器008最終輸出 用于直流伺服電機11的模擬電壓信號，驅(qū)動該直流伺服電機11做跟隨調(diào)速轉(zhuǎn)動，確保直流 伺服電機驅(qū)動部不阻礙氣動人工肌肉驅(qū)動部1驅(qū)動第一肢體5的轉(zhuǎn)動。由于氣動人工肌肉7是柔性元件，當(dāng)驅(qū)動負載發(fā)生較大變化時，譬如，突然增加或 減少負載量，或急停急動等情況發(fā)生時，會引發(fā)其膠管103沿軸向的顫動，造成不能快速準(zhǔn) 確的定位，同時也會造成人工肌肉系統(tǒng)的動態(tài)不穩(wěn)定性。為了解決這一問題，本發(fā)明在單 片機001上開發(fā)了電機定位控制指令程序，該程序通過A/D轉(zhuǎn)換器002連續(xù)地接收角度編 碼器16的信號，當(dāng)該信號發(fā)生突然波動時，根據(jù)波動瞬間之前的信號所確定的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動角 度，實時調(diào)整電機轉(zhuǎn)速與方向控制指令，通過對直流伺服電機11的速度與方向的快速調(diào)整 來消除氣動人工肌肉7的顫動，以保證第一肢體5的定位精度和動態(tài)穩(wěn)定性。在此過程中， 直流伺服電機11的輸出功率根據(jù)調(diào)整速率的變化而變化。當(dāng)?shù)谝恢w5繞關(guān)節(jié)沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)時，直流伺服電機驅(qū)動部2為主驅(qū)動，在此過程中，氣動人工肌肉驅(qū)動部1對第一肢體5的旋轉(zhuǎn)運動是不做功的，只是跟隨的放氣，使 其沿軸向產(chǎn)生跟隨伸長復(fù)原。按圖6所示的控制系統(tǒng)，單片機OOl根據(jù)電機轉(zhuǎn)速方向控制 指令程序發(fā)出直流伺服電機11的驅(qū)動指令，經(jīng)電機控制器007、D/A轉(zhuǎn)換器006和電機驅(qū)動 器008，驅(qū)動直流伺服電機11做相應(yīng)速度且方向與氣動人工肌肉驅(qū)動部1驅(qū)動的方向相反 的方向轉(zhuǎn)動，通過齒輪201將減速器10的輸出轉(zhuǎn)動，經(jīng)齒輪301通過連接銷302傳送給轉(zhuǎn) 動軸14，該轉(zhuǎn)動軸14通過平鍵304帶動轉(zhuǎn)動輪13轉(zhuǎn)動，而該轉(zhuǎn)動輪13的轉(zhuǎn)動又帶動與其 固定的第一肢體5，做與氣動人工肌肉驅(qū)動部1驅(qū)動的方向相反的方向的轉(zhuǎn)動；此時單片機 001上的人工肌肉跟隨速度計 算程序，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器002接收來自角度編碼器16的關(guān)節(jié)轉(zhuǎn) 角信號，根據(jù)該關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角信號的計算數(shù)據(jù)，由人工肌肉的充放氣指令程序調(diào)整放氣指令，放 氣信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器005發(fā)送給比例壓力閥8，該比例壓力閥8通過放氣口 109排氣，使氣 動人工肌肉7的膠管103沿徑向收縮，而使其沿軸向產(chǎn)生跟隨伸長復(fù)原，由于膠管103是柔 性體，這時在軸向不會產(chǎn)生推動力，只是跟隨地放氣，確保不阻礙第一肢體5沿反方向的轉(zhuǎn) 動。另外，可以在第一肢體5的前端安裝本發(fā)明所述的機器人關(guān)節(jié)部3及機器人關(guān)節(jié) 轉(zhuǎn)角測量部4，在第一肢體5上安裝氣動人工肌肉驅(qū)動部1及直流伺服電機驅(qū)動部2，在機 器人關(guān)節(jié)部3上連接第三肢體，使第三肢體繞機器人關(guān)節(jié)部3做旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)機器人 多關(guān)節(jié)的驅(qū)動。還可以將氣動人工肌肉驅(qū)動部1安裝在第二肢體6的側(cè)面，而直流伺服電機驅(qū)動 部2安裝在第二肢體6的底部，從而實現(xiàn)第一肢體5在多個平面內(nèi)的旋轉(zhuǎn)運動。
權(quán)利要求
一種機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，包括氣動人工肌肉驅(qū)動部(1)，直流伺服電機驅(qū)動部(2)，機器人關(guān)節(jié)部(3)，機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部(4)，第一肢體(5)和第二肢體(6)，其特征在于氣動人工肌肉驅(qū)動部(1)位于第二肢體(6)的上部，通過固定件固定于第二肢體(6)上，其前端通過拉伸鋼纜(101)與固定在第一肢體(5)后端的轉(zhuǎn)動輪(13)連接；直流伺服電機驅(qū)動部(2)通過固緊套(203)固定于第二肢體(6)的一側(cè)，其前端固聯(lián)的齒輪(201)與固定在第一肢體(5)后端的齒輪(301)嚙合；機器人關(guān)節(jié)部(3)通過螺釘將第一肢體(5)的后端與其轉(zhuǎn)動輪(13)固定在一起，通過轉(zhuǎn)動軸(14)鉸接于第二肢體(6)的前端；機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部(4)位于機器人關(guān)節(jié)部(3)的上部，通過支撐板(404)用螺釘(403)固定于機器人關(guān)節(jié)部(3)的固定套(305)上；第一肢體(5)繞機器人關(guān)節(jié)部(3)中的轉(zhuǎn)動軸(14)做旋轉(zhuǎn)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述氣動人工肌肉驅(qū) 動部(1)由氣動人工肌肉(7)、比例壓力閥(8)和壓力傳感器(9)組成，壓力傳感器(9)內(nèi)置 于氣動人工肌肉(7)內(nèi)，位于氣動人工肌肉(7)的充放氣端(105)，通過氣動人工肌肉(7)的 進出氣口(104)用輸氣管(106)與比例壓力閥(8)連接，氣動人工肌肉(7)的充放氣端(105) 固定于第二肢體(6)上，氣動人工肌肉(7)的縮放端(102)放置于固定于第二肢體(6)上的 套筒支架(110)內(nèi)，充放氣端(105)通過固定件(111)用螺栓(112)固定于第二肢體(6)上， 套筒支架(110)通過固定件(113)用螺栓(114)固定于第二肢體(6)上，氣動人工肌肉(7) 的拉伸鋼纜(101)的一端固定于縮放端(102)，另一端纏繞在轉(zhuǎn)動輪(13)上，端頭固定于轉(zhuǎn) 動輪(13)的側(cè)面，比例壓力閥(8)、壓力傳感器(9)與控制系統(tǒng)連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述直流伺服電機驅(qū) 動部(2)，由減速器(10)，直流伺服電機(11)和電機調(diào)速編碼器(12)組成，減速器(10)位 于直流伺服電機驅(qū)動部(2 )的前端，直流伺服電機(11)位于中間，電機調(diào)速編碼器(12 )位 于后端，減速器(10)的輸出軸端通過螺栓(204)固定在與第二肢體(6)固連的法蘭盤(202) 上，通過連接銷(205)與齒輪(201)連接，直流伺服電機驅(qū)動部(2)通過固緊套(203)固定 在第二肢體(6)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述機器人關(guān)節(jié)部(3)，用于連接第一肢體(5)和第二肢體(6)，包括轉(zhuǎn)動輪(13)，轉(zhuǎn)動軸(14)和滾動軸承(15)，轉(zhuǎn)動軸(14)通過轉(zhuǎn)動輪(13)的中心孔貫穿整個機器人關(guān)節(jié)部(3)，一端通過連接銷 (302)與齒輪(301)連接，另一端安裝滾動軸承(15)，用以支撐轉(zhuǎn)動軸(14)，轉(zhuǎn)動輪(13)通 過螺釘(303)固定于第一肢體(5)上，通過平鍵(304)與轉(zhuǎn)動軸(14)連接，齒輪(301)與減 速器(10)輸出軸端帶動的齒輪(201)嚙合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3或4所述的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述齒輪 (201)和齒輪(301)為45°傘齒輪。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于，所述機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角 測量部(4)包括角度編碼器(16)，固定于轉(zhuǎn)動輪(13)上的齒輪(401)，和固定于角度編碼器(16)上的齒輪(402)，角度編碼器(16)的法蘭端面通過螺釘(403)固定在支撐板(404)上， 支撐板(404)固定在第二肢體(6)上，齒輪(401)與齒輪(402)嚙合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置，其特征在于所述控制系統(tǒng)，通過接 收關(guān)節(jié)角度、電機轉(zhuǎn)速、人工肌肉內(nèi)壓等信號數(shù)據(jù)，控制人工肌肉的充放氣和直流伺服電機 的轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)向，由單片機，A/D轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器，電機控制器和電機驅(qū)動器組成。
全文摘要
本發(fā)明屬于機器人，特別涉及機器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動裝置。其包括氣動人工肌肉驅(qū)動部，直流伺服電機驅(qū)動部，機器人關(guān)節(jié)部，機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部，第一肢體和第二肢體，特征是氣動人工肌肉驅(qū)動部通過固定件固定于第二肢體上，直流伺服電機驅(qū)動部通過固緊套固定于第二肢體上，機器人關(guān)節(jié)部通過螺釘固定于第一肢體的后端，通過轉(zhuǎn)動軸鉸接于第二肢體的前端，機器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角測量部通過支撐板用螺釘固定于機器人關(guān)節(jié)部，第一肢體繞機器人關(guān)節(jié)部做旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明能承受較大的載荷，動作平滑，響應(yīng)快，柔順性好，最接近人體肌肉的運動特點，且定位精度高；可以廣泛應(yīng)用于工業(yè)、服務(wù)業(yè)、康復(fù)醫(yī)療領(lǐng)域以及日常生活中，特別適合康復(fù)機器人和仿生機器人。
文檔編號B25J17/00GK101870111SQ20101023315
公開日2010年10月27日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者王鈺 申請人:青島恩威機器人科技有限公司