一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元制造技术

本发明专利技术涉及一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元，包括壳体和驱动组件，壳体包括由下至上依次固定装配的支撑座、丝轮座以及弹簧盖，驱动组件包括减速电机、扭矩传感器、主动轮、限位块、丝轮、涡卷弹簧以及钢丝绳，支撑座的底端固定在所述减速电机上，扭矩传感器、主动轮、丝轮以及涡卷弹簧自下至上依次水平设置在壳体内，扭矩传感器与减速电机的输出端相连接，主动轮与扭矩传感器固定连接，丝轮与主动轮通过轴承和凸块配合，涡卷弹簧套在卡接柱上并与卡接柱相连接，钢丝绳的一端缠绕在丝轮上，且钢丝绳的另一端穿出壳体用于连接负载。本发明专利技术能够分别模拟肌肉向心收缩过程、肌肉离心收缩过程以及肌肉松弛状态三种工作模式，其功能全面，适用面广。适用面广。适用面广。

【技术实现步骤摘要】
一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元


[0001]本专利技术涉及穿戴式机器人
，具体涉及一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元。

技术介绍

[0002]近年来，穿戴式机器人逐渐兴起并蓬勃发展。绳驱动由于其负载自重比大、速度精度比高、响应速度快、柔顺性好、工作方式灵活、环境适应能力强等优点，已逐步成为在穿戴机器人设计中应用广泛的主流传动方式。作为穿戴式机器人的核心组件，驱动单元类似于人体肌骨系统中骨骼肌，是整个系统运转的动力来源。对于人体骨骼肌而言，通常具有向心收缩、离心收缩与松弛状态三种工作模式。简言之，人体骨骼肌既可收缩，又可舒张。然而，由于钢丝只能传递拉力，传统绳驱动单元只能模拟肌肉的向心收缩状态，对于穿戴式机器人目标作用肌群的其他两种工作状态，会产生干扰和约束。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元，以解决现有技术中传统绳驱动单元只能模拟肌肉的向心收缩状态，而对于离心收缩与松弛状态会产生干扰和约束的问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0005]本专利技术提供一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元，包括：
[0006]壳体，所述壳体包括由下至上依次固定装配的支撑座、丝轮座以及弹簧盖，所述支撑座为两端开口的筒状结构；
[0007]驱动组件，所述驱动组件包括减速电机、扭矩传感器、主动轮、限位块、丝轮以及涡卷弹簧，所述减速电机位于其输出端的外壳上具有安装孔，所述支撑座的底端固定在所述减速电机的安装孔上，所述扭矩传感器、主动轮、丝轮以及涡卷弹簧自下至上依次水平设置在所述壳体内；
[0008]所述扭矩传感器与所述减速电机的输出端相连接，所述主动轮与所述扭矩传感器固定连接，在所述支撑座的外侧壁上沿所述支撑座的圆周方向开设有弧形通槽，所述限位块滑动连接在所述弧形通槽内，所述扭矩传感器上具有信号线缆，所述限位块上开设有供所述信号线缆自所述支撑座内部穿至所述支撑座外部的通线孔；
[0009]所述丝轮的底表面中部一体形成有向下凸起的连接柱，所述连接柱的底端面上形成有内凹的第一装配槽，所述第一装配槽的槽内侧壁上一体成型有两个相对设置的第一凸块，且两个所述第一凸块将所述第一装配槽内的空间划分为相邻的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的面积大于所述第二腔体的面积，所述主动轮的中部具有顶部开口的第二装配槽，所述第二装配槽与所述连接柱之间通过第一轴承转动连接，在所述第二装配槽的槽内底面上一体形成有配合置入所述第一腔体内的第二凸块，使所述第二凸块能够沿所述第一腔体的槽内侧壁自由滑动，所述第二凸块在所述第一腔体内的滑动行程等于所述限位块
在所述弧形通槽内的滑动行程；
[0010]所述丝轮的上表面中部一体成型有向上凸起的卡接柱，所述涡卷弹簧套在卡接柱上，且所述涡卷弹簧的内端与所述卡接柱相连接，所述涡卷弹簧的外端与所述弹簧盖相连接；
[0011]所述钢丝绳的一端缠绕在所述丝轮上，且所述钢丝绳的另一端穿出所述壳体用于连接负载。
[0012]进一步地，所述扭矩传感器包括盘状的外壳，所述扭矩传感器的外壳通过法兰与所述减速电机的输出端相连接，所述信号线缆自所述扭矩传感器外壳的中部向上引出，且所述信号线缆置于所述扭矩传感器上方的线体固定在所述扭矩传感器外壳的上表面，所述主动轮的底面上开设有供所述信号线缆自下至上配合嵌入的线缆嵌装槽。
[0013]进一步地，所述支撑座的外侧壁上位于所述弧形通槽的一端侧开设有线绳导出孔，所述线绳导出孔内固定有固定座，在所述支撑座的外侧设有水平的鞘管，所述鞘管为两端开口的筒状结构，且所述鞘管的一端与所述固定座相连接，其中，所述固定座内形成有供所述钢丝绳自所述支撑座内引至所述鞘管内的通道。
[0014]进一步地，所述丝轮的外侧壁上形成有环形的绕线槽，在所述丝轮的上表面上开设有竖直方向的贯穿孔，并在所述丝轮的上表面上开设有弧形槽，所述弧形槽的一端延伸并连通至所述贯穿孔，所述弧形槽的另一端延伸并连通至所述绕线槽，所述钢丝绳的一端固接有销柱，所述销柱配合装配在所述贯穿孔内，且所述钢丝绳的绳体沿所述弧形槽延伸并缠绕在所述绕线槽内。
[0015]进一步地，所述卡接柱的顶端沿竖直方向开设有插槽，所述弹簧盖的顶内壁上固接有竖直方向设置的固定柱，所述涡卷弹簧的内端呈直板结构，且所述涡卷弹簧的内端沿自上至下的方向配合插接在所述插槽内，所述涡卷弹簧的外端呈弯曲的折板结构，且所述涡卷弹簧的外端钩扣在所述固定柱上。
[0016]进一步地，所述丝轮座为顶端开口的筒状结构，所述丝轮座的底面固定在所述支撑座的上端面，且所述丝轮座的底面上开设有供所述卡接柱向上穿过的连接孔，所述连接孔与所述卡接柱之间通过第二轴承相连接，所述弹簧盖固定在所述丝轮座的顶开口上，使所述丝轮座内形成封闭的腔室，所述扭矩传感器、主动轮以及丝轮均设置在所述支撑座内，所述涡卷弹簧设置在所述丝轮座内。
[0017]进一步地，所述丝轮座的内底面与所述涡卷弹簧之间、所述弹簧盖的顶内壁与所述涡卷弹簧之间分别固定有塑料垫片。
[0018]本专利技术由于采取以上技术方案，其具备以下有益效果：
[0019]通过设置壳体和驱动组件，基于第二凸块在第一腔体内的滑动行程等于限位块在弧形通槽内的滑动行程，利用涡卷弹簧的预紧力使钢丝绳始终受到收缩方向上的力，即当减速电机不接入时，钢丝绳末端施加负载，则钢丝绳带动丝轮顺时针旋转，去掉负载时钢丝绳则收回，此过程中主动轮保持不动；当减速电机接入时，同时负载拉动丝轮顺时针旋转至丝轮上的第一凸块与主动轮的第二凸块相接触时，减速电机逆时针方向启动，主动轮的第二凸块带动丝轮上的第一凸块转动，此过程减速电机主动施加力，起到了拉动负载的作用；当减速电机接入时，同时负载拉动丝轮顺时针旋转至丝轮上的第一凸块与主动轮的第二凸块相接触时，减速电机启动阻尼模式，丝轮上的第一凸块带动主动轮的第二凸块转动，此过
程减速电机被动施加阻尼力，起到了减缓负载运动的作用，从而根据丝轮的运行状态能够分别模拟肌肉松弛状态、肌肉向心收缩过程以及肌肉离心收缩过程，使本专利技术的钢丝绳驱动单元功能全面，适用面广，易于推广普及。
附图说明
[0020]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种钢丝绳驱动单元的整体结构爆炸示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的一种钢丝绳驱动单元的整体结构装配示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的一种钢丝绳驱动单元的主动轮的侧面结构示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的一种钢丝绳驱动单元的丝轮的侧面结构示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的一种钢丝绳驱动单元的丝轮的俯视结构示意图；
[0026]图6是本专利技术实施例提供的一种钢丝本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元，其特征在于，所述钢丝绳驱动单元包括：壳体，所述壳体包括由下至上依次固定装配的支撑座、丝轮座以及弹簧盖，所述支撑座为两端开口的筒状结构；驱动组件，所述驱动组件包括减速电机、扭矩传感器、主动轮、限位块、丝轮、涡卷弹簧以及钢丝绳，所述减速电机固定在所述支撑座上，所述扭矩传感器、主动轮、丝轮以及涡卷弹簧自下至上依次水平设置在所述壳体内；所述扭矩传感器与所述减速电机的输出端相连接，所述主动轮与所述扭矩传感器固定连接，在所述支撑座的外侧壁上沿所述支撑座的圆周方向开设有弧形通槽，所述限位块滑动连接在所述弧形通槽内，所述扭矩传感器上具有信号线缆，所述限位块上开设有供所述信号线缆自所述支撑座内部穿至所述支撑座外部的通线孔；所述丝轮的底表面中部一体形成有向下凸起的连接柱，所述连接柱的底端面上形成有内凹的第一装配槽，所述第一装配槽的槽内侧壁上一体成型有两个相对设置的第一凸块，且两个所述第一凸块将所述第一装配槽内的空间划分为相邻的第一腔体和第二腔体，所述第一腔体的面积大于所述第二腔体的面积，所述主动轮的中部具有顶部开口的第二装配槽，所述第二装配槽与所述连接柱之间通过第一轴承转动连接，在所述第二装配槽的槽内底面上一体形成有配合置入所述第一腔体内的第二凸块，使所述第二凸块能够沿所述第一腔体的槽内侧壁自由滑动，所述第二凸块在所述第一腔体内的滑动行程等于所述限位块在所述弧形通槽内的滑动行程；所述丝轮的上表面中部一体成型有向上凸起的卡接柱，所述涡卷弹簧套在卡接柱上，且所述涡卷弹簧的内端与所述卡接柱相连接，所述涡卷弹簧的外端与所述弹簧盖相连接；所述钢丝绳的一端缠绕在所述丝轮上，且所述钢丝绳的另一端穿出所述壳体用于连接负载。2.根据权利要求1所述的一种具有单向离合的钢丝绳驱动单元，其特征在于：所述扭矩传感器包括盘状的外壳，所述扭矩传感器的外壳通过法兰与所述减速电机的输出端相连接，所述信号线缆自所述扭矩传感器外壳的中部向上引出，且所述信号线缆置于所述扭矩传感器上方的线体固定在所述扭矩传感...

【专利技术属性】
技术研发人员：周志浩，王启宁，徐明，
申请(专利权)人：北京大学，
类型：发明
国别省市：