[发明专利]一种自动张紧且可控张紧力的线传动装置

说明书

本发明公开了一种自动张紧且可控张紧力的线传动装置，包括支座、电机、传动轴、滑架、输出端绕线轮、张紧轮和接收端绕线轮，电机输出带动传动轴旋转，传动轴包括摩擦盘，张紧轮通过单向轴承安装于输出端绕线轮内，张紧轮的一端面设张紧槽，输出端绕线轮包括输出端绕线盘缺口槽，滑架移动可带动摩擦盘移动进而使得摩擦盘顶住张紧槽或输出端绕线盘缺口槽，输出端绕线轮和接收端绕线轮之间通过两个绳连接，一个绳的一端连接接收端绕线轮且另一端穿过输出端绕线轮并连接张紧轮。本发明通过摩擦盘接触对象可变的特性使电机扭矩输出可分时切换，通过单向轴承保持张紧力并通过电机与拉力传感器对预紧力作闭环控制，精准控制线传动预紧力大小。

技术领域

本发明涉及机器人传动技术领域，更具体的说涉及一种自动张紧且可控张紧力的线传动装置。

背景技术

线传动机械臂具有较小的自重比、传动结构简单。基于传动绳可在任意方向传动的特性，线传动方案灵活多变，具有高鲁棒性、高速的特点。机械臂的主要成本集中在关节驱动器与传感器方面，线传动在实际应用场合中，由于其传动的特殊性，可将廉价的拉力传感器代替较为昂贵的关节扭矩传感器，因而能显著降低机械臂成本。线传动绳是一种柔性介质，具有一定缓冲吸震的作用，能在机械臂急停，碰撞等末端扭矩激增的情况下保证驱动动力源部分不受严重损伤而轻量化的设计也更能保证人机交互的安全性。世界各国针对线传动机器人的验证机器主要有韩国研发的LIMS2-AMBIDEX机器人；美国麻省理工学院研发的The harmonious robot机器人；德国研发的Elastic Tendon-Driven Robot等。目前学界针对线传动的研究较传统传动机构少得多，线传动技术中仍有着没有解决的难题，如线传动的张紧机构设计与单向驱动特性等都没有成熟的案例。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种自动张紧且可控张紧力的线传动装置，通过摩擦盘接触对象可变的特性使电机扭矩输出可分时切换到输出端绕线轮与张紧轮，通过单向轴承保持张紧力并通过电机与拉力传感器对预紧力作闭环控制，精准控制线传动预紧力大小，提升了线传动的负载刚度与传动准确性，具有线传动张紧高效、快速、精准、高度自动化的特点。

本发明解决上述技术问题的方案是：

一种自动张紧且可控张紧力的线传动装置，包括支座、电机、传动轴、滑架、输出端绕线轮、张紧轮和接收端绕线轮，所述电机安装于支座，电机输出带动传动轴同步旋转，所述传动轴穿过滑架且传动轴的外壁与滑架之间通过滑架轴承连接，传动轴包括摩擦盘，所述输出端绕线轮和接收端绕线轮均通过轴承可旋转安装于支座，所述张紧轮通过单向轴承安装于输出端绕线轮内，张紧轮的一端面设有张紧槽，所述输出端绕线轮包括输出端绕线盘缺口槽，所述摩擦盘位于张紧槽和输出端绕线盘缺口槽之间，所述滑架可移动安装于支座，滑架移动可带动摩擦盘移动进而使得摩擦盘顶住张紧槽或输出端绕线盘缺口槽，所述输出端绕线轮和接收端绕线轮之间通过两个绳连接进行传动，两个绳分别连接输出端绕线轮和接收端绕线轮的上半部分和下半部分，其中一个绳的两端分别连接输出端绕线轮和接收端绕线轮，另一个绳的一端连接接收端绕线轮且另一个绳的另一端穿过输出端绕线轮并连接张紧轮。

所述滑架安装有第二线圈，所述支座安装有第一线圈，所述第一线圈和第二线圈水平间隔分布且通电后相吸，所述滑架安装有牵引装置，所述第二线圈在通电状态下克服牵引装置的牵引力进而靠近第一线圈，所述第二线圈在失电状态下通过牵引装置的牵引力作用进而远离第一线圈。

所述牵引装置为拉簧，所述滑架包括拉簧安装杆，所述支座包括导向柱，所述拉簧设于拉簧安装杆的外壁，所述拉簧的两端分别固定于导向柱和拉簧安装杆。

所述滑架包括限位杆，所述输出端绕线轮设有绕线盘插槽，所述限位杆随着滑架移动进而使得限位杆插入或脱离绕线盘插槽。

所述支座包括输出端绕线座穿孔，所述限位杆至少部分穿入输出端绕线座穿孔且限位杆穿过输出端绕线座穿孔后插入绕线盘插槽。

所述输出端绕线轮内安装有滑动轴承，所述传动轴贴合穿过滑动轴承。