[发明专利]紧凑拉绳式弹性驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于机器人、基于力控制的驱动器。

背景技术

机器人在未知的环境操作中，能够适应外部环境的力控制的机器人是令人满意的。当前，机器人的力控制方法有：1.直接力控制法，通过控制算法以及感测的外部信息来决定机器人关节的转矩，使机器人对外部环境产生合适的作用力。2.间接力控制法，通过测量弹性变形等方式间接控制力输出。

驱动器作为一种设备或机械装置，是将某种形式的能量或者转化为机械力、力矩，或者转化为直线速度、旋转速度。作为机器人用的驱动器首先应该重量轻，输出功率大，能够提供较高的力或力矩，并且造价低。另外，与外部环境互动过程中，在较宽的输出力的范围内应有良好的力输出特性的一致性，以免引起机器人本身或与之接触的外部设施的损害。最后，机器人在未知的环境工作时，所产生的冲击能量通过机器人结构传递到驱动器中，必须提高驱动器抗冲击载荷能力，避免其损伤。

现阶段，力控制装置主要有直接驱动装置、齿轮驱动装置、蜗轮蜗杆驱动装置等。这些装置本身具有相互矛盾的性质。例如：齿轮减速机构，将电动机的高转速、低转矩转换为机器人所需要的低转速、高转矩。但由于齿轮机构自身的摩擦、齿轮间隙等非线性因素，以及增大了负载转动惯量，使驱动器输出力的精确度降低，抗冲击载荷能力下降。因此，研制出功率质量比大，体积小，结构紧凑，适应高带宽变化的力以及保持其稳定性的驱动器越来越受到重视，是机器人技术重点研究的领域之一。

传统的串联弹性驱动器，其结构特点是采用了两组串联的弹簧，这样每一组串联弹簧将占用一定的空间，增大了驱动器的体积且结构也不紧凑。

发明内容

本发明的目的在于提供结构紧凑，占用空间小，适用范围广的紧凑拉绳式弹性驱动器。

本发明的目的是这样实现的：

本发明紧凑拉绳式弹性驱动器，包括壳体、伺服电机、驱动轮、滑轮、拉绳、拉绳导向块、输出杆、弹簧、驱动杆、导杆、固定圆柱、主动滑块、从动滑块，其特征是：壳体包括上壳体和下壳体，驱动轮、滑轮、拉绳、拉绳导向块、输出杆、弹簧、驱动杆、导杆、固定圆柱、主动滑块、从动滑块均安装在下壳体里，上壳体通过固定圆柱安装在上壳体上面，伺服电机固定在下壳体下方，所述的导杆有两个、且前后布置，拉绳导向块为两个、左右布置，两个拉绳导向块固定在下壳体里，两个导杆固定在两个拉绳导向块中间，主动滑块、从动滑块和弹簧组成的机构有两组，每组机构包括一个主动滑块、一个从动滑块和两个弹簧且均安装在两个导杆上，弹簧位于主动滑块和从动滑块构成的内部空间里，滑轮有两组，每组滑轮分为上、下滑轮，两组滑轮分别位于左侧拉绳导向块的左侧和右侧拉绳导向块的右侧，驱动轮同伺服电机相连，拉绳有两根，两根拉绳均缠绕在驱动轮和滑轮上、且穿过主动滑块和从动滑块的拉绳孔，两根拉绳在两个主动滑块上的拉绳孔两侧均打结，输出杆分别通过两个驱动杆与两个从动滑块相连。

本发明还可以包括：

1、所述的驱动杆与输出杆和从动滑块通过球铰相连。

本发明的优势在于：本发明是一种新的高效率、小型化、模块化、具有仿生特征的弹性驱动器，为设计一种对复杂地形高度适应、性能可靠、体积小巧、在高速行走时具有关节缓冲能力的步行机器人提供技术基础，具有很高的研究价值和广阔的应用前景。

附图说明

图1是本发明的部分剖视图；

图2是本发明的主视图；

图3是本发明的上下壳体图；

图4是本发明的立体图；

图5是本发明的控制方框图。

具体实施方式

下面结合附图举例对本发明做更详细地描述：

实施方式1：

结合图1至图4，本发明的是一种电机驱动的弹性驱动器，伺服电机22与弹性驱动器下壳体1通过螺丝固联，驱动轮21固定在伺服电机22的输出轴上，上下拉绳19、20一部分均缠绕在驱动轮21上，另一部分均穿过主动滑块15和从动滑块16的拉绳孔，上下拉绳19、20在主动滑块15上的拉绳孔两侧均打结，上下滑轮2、18与轴承3配合，轴承3套在下壳体1上的轴承轴上，主动滑块15和从动滑16块均穿在前后导杆12、13上，前后弹簧5、6也均穿在前后导杆12、13上，两端分别被主动滑块15和从动滑块16压紧，四个球铰8分别通过螺钉固定在从动滑块16和输出杆7上，左右驱动杆9、10的两端分别与球铰相连，前后固定圆柱11、14通过螺钉固定上下壳体1、23。