一种仿生机构的动力传送系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种仿生机构的动力传送系统，所述动力传送系统包括直角传动机构，所述直角传动机构实现动力在活动臂之间的传输，并在关节部位提供动力输出；所述直角传动机构包括至少两组直角传动单元，每一组直角传动单元包括2个转轴相互垂直的传动件，每一个传动件包括定子和转子；不同组直角传动单元之间通过转子相互连接。本实用新型专利技术能将动力源在单个关节部位输入的单点动力，传送到多个关节部位并提供动力输出，以使仿生机构能实现多种复杂运动规律、运动轨迹和特殊运动。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生机构的动力传送系统
本技术涉及仿生机构
，尤其涉及一种仿生机构的动力传送系统。
技术介绍
多年来，许多研究者从运动学、力学、动力学、材料学、生物学等多个方面，对仿生机构做出了大量积极探索，取得了一定的研究成果，但在机器蛇、蠕动机器人、人工肌肉、记忆材料等领域，还未取得实质性突破进展，相关研究成果难以获得普遍应用。对于采用关节驱动电机的技术方案来说，由于必须为每个关节点，提供独立的动力驱动装置(如：舵机、电机等)，因此带来驱动装置的体积重量与大扭力负荷需求之间的矛盾非常突出，难以找到很好的平衡和解决方案，在驱动装置自身体积重量很小的情况下，难以向分布在仿生机构的各个节点提供强劲的动力，其扭矩负荷、比扭矩、比功率(或功率重量比)等技术指标较低。对于采用线绳驱动方式来说，在面对多个不断运动的节点时，精度和可靠性难以得到稳定的保障，各个传动线绳的联接及交叉复杂，容易相互缠绕、彼此产生运动干涉，对制造工艺的参数公差要求高、复杂度高、运行时问题较多，如：传动线绳或皮带老化、打滑、磨损、过载性能差、故障率高、维修成本高，维修过程也很复杂，难以应对应用场景的多样性、灵活性需求。对于采用连杆组合机构的实现方式来说，其机械拓扑结构往往较为复杂，使得运动学和动力学的正向和逆向求解过程十分复杂、困难、低效，控制算法建模复杂度高。此外，当运行时构件较易发生磨损、卡锁现象，出现故障时较难查找判断，装置的维护性、可靠性、扩展性均较差。总而言之，现有技术方案存在的问题较多，当设计时需要考虑的因素过多，如：拓扑结构、形状姿态的可变性及可控性、扭矩大小、传动及动力、重心匹配、负载特性、动态体积重量分布、动作执行精度控制、节拍速度控制等，各
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于，提供一种仿生机构的动力传送系统，能将动力源在单个关节部位输入的单点动力，传送到多个关节部位并提供动力输出，以使仿生机构能实现多种复杂运动规律、运动轨迹和特殊运动。为了解决上述技术问题，本技术公开一种仿生机构的动力传送系统，包括多个活动臂和设于活动臂上的多个关节部位，所述用于仿生机构的动力传送系统包括直角传动机构，所述直角传动机构实现动力在活动臂之间的传输，并在关节部位提供动力输出；所述直角传动机构包括至少两组直角传动单元，每一组直角传动单元包括2个转轴相互垂直的传动件，每一个传动件包括定子和转子；不同组直角传动单元之间通过转子相互连接。优选的，所述活动臂上设有固定底板构件，所述固定底板构件与所述直角传动机构的定子连接,并与活动臂的外壳壳体连接。优选的，所述直角传动机构为磁轮直角传动机构或机械锥齿轮直角传动机构。其中，所述磁轮直角传动机构包括至少两个磁轮组，每一个磁轮组包括2个转轴相互垂直的磁轮，每一个磁轮包括磁轮定子和磁轮转子；不同组磁轮之间通过磁轮转子相互连接。固定连接在不同活动臂上的两组磁轮之间通过联轴器将两组磁轮转子相互连接起来,以完成跨越活动臂的动力传送。所述机械锥齿轮直角传动机构包括至少两个锥齿轮组，每一个锥齿轮组包括2个转轴相互垂直的锥齿轮，每一个锥齿轮包括锥齿轮定子和锥齿轮转子，不同组锥齿轮机构之间通过锥齿轮转子相互连接。固定连接在不同活动臂上的两组锥齿轮机构之间通过联轴器将两组锥齿轮转子相互连接起来,以完成跨越活动臂的动力传送。进一步，相邻的活动臂分别处于相互平行的不同平面上，所述活动臂通过关节部位串联连接，所述用于仿生机构的动力传送系统设于所述活动臂和关节部位的内部，所述用于仿生机构的动力传送系统的运动轨迹空间与活动臂的活动轨迹空间相互独立。具体的，相连的两个活动臂之间的夹角为α，所述夹角α的变化幅度为0-360°。作为上述方案的改进，所述活动臂上设有扩展系统，所述扩展系统包括扩展构件或滚动旋转部件。所述扩展构件安装在活动臂的外部，其为与活动臂相适配的构件，或者所述扩展构件用于安装机电装置。所述滚动旋转部件与活动臂相连接，以使所述用于仿生机构的动力传送系统能进行三维空间运动。实施本技术，具有如下有益效果：本技术动力传送系统设于所述活动臂和关节部位的内部，其包括直角传动机构，所述直角传动机构包括至少两组直角传动单元，每一组直角传动单元包括2个转轴相互垂直的传动件，每一个传动件包括定子和转子；不同组直角传动单元之间通过转子相互连接。所述动力传送系统不受仿生机构的拓扑结构及形状影响，并可对各关节部位进行独立或并行控制，即：仅用一个动力源，就可向各个关节部位的分布节点提供强大的动力输出，并可对各个关节的动作(即相邻活动臂间的夹角)进行有效的控制，从而可以支持其完成大扭矩动力、高复杂度的仿生动作执行任务。所述动力传送系统采用了直角传动及联轴联动方式，可以保证把来自上一级活动臂的动力，在关节部位顺畅转接，并将动力传向下一级活动臂，如此类推，动力就可以沿每个活动臂不断向下逐级传送，直至到达全部活动臂。综上，本技术可以降低仿生系统在结构和控制上的复杂度，使其可以适应多种应用场景的任务需求，能实现多种复杂运动规律、运动轨迹和特殊运动。附图说明图1是本技术柔性传动的仿生机构的主视图；图2是活动臂之间的夹角的示意图；图3是磁轮直角传动机构跨活动臂传送动力的立体示意图；图4是机械锥齿轮直角传动机构跨活动臂传送动力的立体示意图；图5是动力传送系统为磁轮直角传动机构,并设有固定底板构件的立体示意图；图6是活动臂为U型的示意图；图7是活动臂为S型的示意图；图8是活动臂为Z型的示意图；图9是三级活动臂进行机械耦合联接的主视图；图10是图9所示单个活动臂的俯视图；图11是三级活动臂进行机械耦合联接的俯视剖视图；图12是活动臂采用电磁控制联接装置及电磁控制限向联接装置进行联接时的右视剖视图；图13是活动臂采用电磁控制联接装置进行联接时的后视剖视图；图14是活动臂采用电磁控制限向联接装置进行联接时的示意图；图15是仿生机构设有扩展系统一实施例的主视图；图16是图15的仰视图；图17是仿生机构设有扩展系统另一实施例的仰视图；图18是仿生机构设有扩展系统又一实施例的主视图；图19是仿生机构设有扩展系统再一实施例的主视图。其中，附图标记如下:活动臂1、活动臂11、活动臂12、活动臂13、活动臂14、活动臂15、活动臂16、活动臂17、活动臂18、活动臂19；关节部位2、关节部位20、关节部位21、关节部位22、关节部位23、关节部位24、关节部位25、关节部位26、关节部位27、关节部位28、关节部位29；动力传送系统30、磁轮组31、磁轮31A、磁轮31B、磁轮31Aˊ、磁轮31Bˊ、磁轮定子311A、磁轮转子312A、磁轮定子311B、磁轮转子312B、磁轮定子311Aˊ、磁轮转子312Aˊ、磁轮定子311Bˊ、磁轮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于仿生机构的动力传送系统，包括多个活动臂和设于活动臂上的多个关节部位，其特征在于，所述用于仿生机构的动力传送系统包括直角传动机构，所述直角传动机构实现动力在活动臂之间的传输，并在关节部位提供动力输出；/n所述直角传动机构包括至少两组直角传动单元，每一组直角传动单元包括2个转轴相互垂直的传动件，每一个传动件包括定子和转子；不同组直角传动单元之间通过转子相互连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于仿生机构的动力传送系统，包括多个活动臂和设于活动臂上的多个关节部位，其特征在于，所述用于仿生机构的动力传送系统包括直角传动机构，所述直角传动机构实现动力在活动臂之间的传输，并在关节部位提供动力输出；
所述直角传动机构包括至少两组直角传动单元，每一组直角传动单元包括2个转轴相互垂直的传动件，每一个传动件包括定子和转子；不同组直角传动单元之间通过转子相互连接。


2.如权利要求1所述的用于仿生机构的动力传送系统，其特征在于，所述活动臂上设有固定底板构件，所述固定底板构件与所述直角传动机构的定子连接,并与活动臂的外壳壳体连接。


3.如权利要求1所述的用于仿生机构的动力传送系统，其特征在于，所述直角传动机构为磁轮直角传动机构或机械锥齿轮直角传动机构。


4.如权利要求3所述的用于仿生机构的动力传送系统，其特征在于，所述磁轮直角传动机构包括至少两个磁轮组，每一个磁轮组包括2个转轴相互垂直的磁轮，每一个磁轮包括磁轮定子和磁轮转子；不同组磁轮之间通过磁轮转子相互连接。


5.如权利要求3所述的用于仿生机构的动力传送系统，其特征在于，所述机械锥齿轮直角传动机构包括至少两个锥齿轮组，每...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宇，张中豪，
申请(专利权)人：张宇，
类型：新型
国别省市：广东;44