柔索驱动单元制造技术

本发明专利技术的目的在于提供柔索驱动单元，包括驱动单元支架、周转柔索导向装置、永磁直流力矩电机、固定柔索导向装置、柔索牵引轮、导向轴，永磁直流力矩电机安装在驱动单元支架外，柔索牵引轮安装在驱动单元支架里，永磁直流力矩电机的输出轴连接柔索牵引轮，周转柔索导向装置通过导向轴连接固定柔索导向装置，固定柔索导向装置固定在驱动单元支架里，周转柔索导向装置、导向轴安装在驱动单元支架外，柔索缠绕在柔索牵引轮上并穿过固定柔索导向装置、导向轴、周转柔索导向装置。柔索驱动单元能够完成空间多自由度的柔索驱动，驱动单元模块化，整体结构紧凑、质轻，便于空间运输和拆装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种用于康复训练中驱动绳索的机械装置。
技术介绍
在载人航天事业中，探索长期有效的失重生理效应综合对抗措施是载人航天亟需解决的关键问题。随着执行航天任务时间的延长、任务日趋复杂和艰巨，针对失重飞行的防护措施也在不断更新。现阶段针对失重飞行的防护措施主要从以下几方面展开(1)利用负压改变体液分布；( 科学睡眠；(3)药物治疗；(4)穴位刺激；(5)体育锻炼；(6)人工重力。其中，体育锻炼是现有对抗措施中的核心内容。体育锻炼能提高宇航员心理稳定性、降低生理失调，还能减轻宇航员返回到地面后的行走困难，是目前宇航员抵抗失重影响的主要方法。目前，国内外关于宇航员康复训练方面的专利中专利Resistance GarmentsAnd Active Materials (专利号为U634519)提供了一种抗阻力航天服，在航天服的各个关节处链接了弹性柔索，宇航员通过克服柔索弹性锻炼身体各部分肌肉；专利Micro-g Neutral Platform for Space Travel Missions (专利号为5098040)提供了一种阻力训练器，该训练器是通过柔索将运动阻力传递到手柄上，宇航员通过该训练器对上肢肌肉进行锻炼；宇航员训练器(专利号为200710072348. 1)创新性地将并联柔索驱动机器人应用到宇航员康复训练中，通过并联柔索驱动机器人模拟真实重力环境下的运动负载特性，使处于失重环境的宇航员在进行跑步训练时感受到与重力环境相当的负载，帮助宇航员进行锻炼。并联柔索驱动机器人具有构型简洁、质量和惯性小，驱动效率高，同时柔索运动范围大，便于实现复杂的位姿控制。将并联柔索驱动机器人应用到失重环境宇航员的康复训练具有无法比拟的优势，利用并联柔索驱动机器人跟随人体在进行各种运动时的复杂位姿，并把相应的载荷施加到人体上，对航天员进行全面合理地训练，这对于改善失重环境宇航员的康复训练效果具有重要的意义。在实际训练过程中，宇航员康复训练机器人的柔索驱动单元是模块化的，各个柔索驱动单元工作效果的好坏将直接决定宇航员的康复训练效果。柔索驱动单元在准确跟随人体位姿的同时还要提供足够的负载力。因此，保证柔索驱动单元在训练过程中稳定可靠地工作是必须解决的问题。工作时柔索驱动单元必须满足以下几个要求1、电机驱动能力充足；驱动单元整体结构紧凑、质轻，便于拆装和运输。2、工作过程中，柔索必须在张紧状态下缠绕在柔索牵引轮上；训练过程中柔索在驱动单元内传动是不脱落、不震荡；柔索传动阻尼小。3、工作过程中，柔索之间、柔索与机体之间不能相互干涉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供解决宇航员康复训练机器人的柔索驱动单元柔索容易震荡、脱落，柔索容易与机体发生干涉，驱动柔索过程中摩擦损耗大等问题的柔索驱动单元。本专利技术的目的是这样实现的本专利技术柔索驱动单元，其特征是包括驱动单元支架、周转柔索导向装置、永磁直流力矩电机、固定柔索导向装置、柔索牵引轮、导向轴，永磁直流力矩电机安装在驱动单元支架外，柔索牵引轮安装在驱动单元支架里，永磁直流力矩电机的输出轴连接柔索牵引轮， 周转柔索导向装置通过导向轴连接固定柔索导向装置，固定柔索导向装置固定在驱动单元支架里，周转柔索导向装置、导向轴安装在驱动单元支架外，柔索缠绕在柔索牵引轮上并穿过固定柔索导向装置、导向轴、周转柔索导向装置。本专利技术还可以包括1、所述的固定柔索导向装置包括固定导向轮支架、固定导向轮，固定导向轮通过固定轮轴安装在固定导向轮支架上，固定导向轮轮槽的宽度小于柔索牵引轮轮槽宽度。2、还包括防松减震装置，所述的防松减震装置包括防松减震轮、轮架、连接轴、扭力弹簧、防松减震装置固定架，轮架通过轮轴连接防松减震轮，扭力弹簧安装在连接轴上， 扭力弹簧和连接轴组成的机构将轮架和防松减震装置固定架连接在一起，防松减震装置固定架固定在驱动单元支架里，防松减震轮轮缘包围柔索牵引轮。3、还包括光电编码器，所述的光电编码器安装在永磁直流力矩电机上。4、还包括驱动单元防护罩，驱动单元防护罩和驱动单元支架相连并将驱动单元支架封闭。本专利技术的优势在于柔索驱动单元能够完成空间多自由度的柔索驱动，满足了宇航员康复训练机器人多种训练模式的要求，扩大了机器人的工作范围。驱动单元模块化，驱动单元整体结构紧凑、质轻，便于空间运输和拆装。柔索驱动单元可以保证柔索不脱落、不震荡，柔索传动平稳；柔索传动过程中不与机体发生干涉，柔索传动阻尼小，工作效率高。附图说明图1为本专利技术的总体装配图；图2为本专利技术的内部装配图；图3为本专利技术的固定柔索导向装置、周转柔索导向装置、导向轴和导向装置固定架的装配爆炸图；图4本专利技术周转柔索导向装置的装配爆炸图；图5本专利技术固定柔索导向装置的装配爆炸图；图6本专利技术柔索防松减震装置的装配爆炸图。具体实施例方式下面结合附图举例对本专利技术做更详细地描述结合图1 6，本专利技术柔索驱动单元的总体装配图如图1所示，柔索驱动单元内部装配图如图2所示柔索驱动单元由驱动单元防护罩1、驱动单元支架2、柔索3、周转柔索导向装置4、永磁直流力矩电机5、光电编码器6、固定柔索导向装置7、柔索牵引轮8、防松减震装置9和导向轴10组成。所述的驱动单元支架2由驱动单元固定架2_1、导向装置固定架2_2、电机固定架2_3和驱动单元侧壁2_4四部分组成。周转柔索导向装置4、固定柔索导向装置7、导向轴10和导向装置固定架2_2之间的装配如图3所示。其中，周转柔索导向装置4通过过盈配合和弹簧挡圈10_1连接在导向轴10上，该装置位于导向装置固定架2_2的上部，柔索驱动单元的外部，是柔索传动的末端环节。固定柔索导向装置7连接在导向装置固定架2_2的下面，位于整个驱动单元内部，是柔索传动的中间环节。导向轴10通过2个深沟球轴承10_4和弹簧挡圈10_1、10_2、10_5 等与导向装置固定架2_2相连，两轴承之间有套筒10_3。所述的周转柔索导向装置4装配爆炸图如图4所示它是由弹簧挡圈4_1和4_2、 深沟球轴承4_3、周转导向轮4_4、周转轮轴4_5、周转导向轮支架4_6几部分组成。所述的固定柔索导向装置7装配爆炸图如图5所示它是由固定导向轮支架7_1、固定轮轴7_2、 弹簧挡圈7_3和固定导向轮7_4组成。所述的柔索防松减震装置9的装配爆炸图如图6所示它是由轮轴9_1、防松减震轮9_2、弹簧挡圈9_3和9_6、轮架9_4、连接轴9_5、扭力弹簧 9_7和放松减震装置固定架9_8几部分组成。永磁直流力矩电机5通过电机定位孔连接在电机固定架2_3上。电机5后端接有光电编码器6，通过检测电机转速来检测柔索长度。永磁直流力矩电机5输出轴接有柔索牵引轮8，柔索3缠绕在上面，实现柔索3的伸缩。柔索3穿过固定柔索导向装置7、导向轴 10、周转柔索导向装置4输出。本专利技术能够实现多自由度的柔索驱动，能够有效防止柔索脱落并减小震荡，防止柔索与机体干涉并减小摩擦损耗。其各项功能是这样实现的1.多自由度的柔索驱动。在宇航员康复训练过程中，柔索3的牵引方向以及柔索长度都要随着宇航员的运动发生变化。利用永磁直流力矩电机5带动柔索牵引轮8缠绕柔索3实现对柔索3长度控制，并利用光电编码器6检测柔索长度；当柔索3的牵引方向发生改变时，由于周转导向轮4_4相对于周转柔索导向装置4存本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．柔索驱动单元，其特征是：包括驱动单元支架、周转柔索导向装置、永磁直流力矩电机、固定柔索导向装置、柔索牵引轮、导向轴，永磁直流力矩电机安装在驱动单元支架外，柔索牵引轮安装在驱动单元支架里，永磁直流力矩电机的输出轴连接柔索牵引轮，周转柔索导向装置通过导向轴连接固定柔索导向装置，固定柔索导向装置固定在驱动单元支架里，周转柔索导向装置、导向轴安装在驱动单元支架外，柔索缠绕在柔索牵引轮上并穿过固定柔索导向装置、导向轴、周转柔索导向装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张立勋，邹宇鹏，王克义，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：93