本發(fā)明屬于工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)及其控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

各類(lèi)機(jī)器人，尤其是外骨骼機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)，對(duì)尺寸、重量均有較高的限制要求。對(duì)于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的關(guān)節(jié)部分，通常有重量輕，厚度小，結(jié)構(gòu)緊湊，承載能力強(qiáng)等諸多要求。采用何種結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人關(guān)節(jié)，對(duì)機(jī)器人整體性能影響很大。

需要一種輕盈的結(jié)構(gòu)，完成傳動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)及其控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，輕盈。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)，包括髖關(guān)節(jié)連接桿、大腿連接桿、小腿連接桿、連接關(guān)節(jié)和盤(pán)式電機(jī)，所述髖關(guān)節(jié)連接桿與所述大腿連接桿之間和所述大腿連接桿與所述小腿連接桿之間均通過(guò)所述關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，髖關(guān)節(jié)連接桿、大腿連接桿和小腿連接桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接組成左腿和右腿，所述盤(pán)式電機(jī)安裝所述連接關(guān)節(jié)上，提供動(dòng)力，所述連接關(guān)節(jié)包括連接端、兩個(gè)密封圈、轉(zhuǎn)軸、側(cè)板和兩個(gè)滾子，所述連接端包括分別位于髖關(guān)節(jié)連接桿和小腿連接桿一端且?guī)в须A梯的連接部、位于大腿連接桿兩端的凸形被連接部，連接部和凸形被連接部通過(guò)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接部的階梯面、凸形被連接部的凸起部分的用于實(shí)現(xiàn)連接的兩側(cè)面和側(cè)板一側(cè)的下端面上均開(kāi)有相同尺寸、形狀相同與滾子相匹配的滾道和密封圈凹槽，連接部的階梯面的滾道與凸形被連接部的一側(cè)面滾道之間裝有一組滾子，凸形被連接部的另一側(cè)面與側(cè)板一側(cè)的下端面的滾道間裝有另外一組滾子，凸形被連接部?jī)蓚?cè)滾道外的密封圈凹槽與連接部的一個(gè)階梯面的滾道外的密封圈凹槽和側(cè)板一側(cè)的下端面的滾道外的密封圈凹槽間分別裝有一個(gè)密封圈。

一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)，包括電機(jī)控制器、角度傳感器、壓力傳感器和控制單元，所述壓力傳感器安裝在連接關(guān)節(jié)上，所述電機(jī)控制器安裝在盤(pán)式電機(jī)上，所述控制單元與所述電機(jī)控制器連接，所述壓力傳感器將檢測(cè)的壓力信息發(fā)送到所述控制單元，所述角度傳感器安裝在盤(pán)式電機(jī)上，將檢測(cè)的傳動(dòng)角度發(fā)送到所述控制單元。

進(jìn)一步的，滾子為球體、圓柱體或圓錐體；兩組滾子材料為鋼材或硬質(zhì)合金。

本發(fā)明的有益效果是：

結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，幫助人們完成重體力勞動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明示意圖。

圖2為本發(fā)明連接關(guān)節(jié)示意圖。

其中：1-髖關(guān)節(jié)連接桿，2-大腿連接桿，3-小腿連接桿，4-連接關(guān)節(jié)，5-盤(pán)式電機(jī)，40-密封圈，41-側(cè)板，42-轉(zhuǎn)軸，43-滾子，44-連接部，45-凸形被連接部。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的多種不同方式實(shí)施。

如附圖所示，一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)，包括髖關(guān)節(jié)連接桿1、大腿連接桿2、小腿連接桿3、連接關(guān)節(jié)4和盤(pán)式電機(jī)5，髖關(guān)節(jié)連接桿1與大腿連接桿2之間和大腿連接桿2與小腿連接桿1之間均通過(guò)連接關(guān)節(jié)3轉(zhuǎn)動(dòng)連接，髖關(guān)節(jié)連接桿1、大腿連接桿2和小腿連接桿3轉(zhuǎn)動(dòng)連接組成左腿和右腿，盤(pán)式電機(jī)5安裝連接關(guān)節(jié)4上，提供動(dòng)力，連接關(guān)節(jié)4包括連接端、兩個(gè)密封圈40、側(cè)板41、轉(zhuǎn)軸42和兩個(gè)滾子43，連接端包括分別位于髖關(guān)節(jié)連接桿1和小腿連接桿2一端且?guī)в须A梯的連接部44、位于大腿連接桿2兩端的凸形被連接部45，連接部44和凸形被連接部45通過(guò)轉(zhuǎn)軸42轉(zhuǎn)動(dòng)連接，連接部44的階梯面、凸形被連接部45的凸起部分的用于實(shí)現(xiàn)連接的兩側(cè)面和側(cè)板41一側(cè)的下端面上均開(kāi)有相同尺寸、形狀相同與滾子43相匹配的滾道和密封圈凹槽，連接部44的階梯面的滾道與凸形被連接部45的一側(cè)面滾道之間裝有一組滾子43，凸形被連接部45的另一側(cè)面與側(cè)板41一側(cè)的下端面的滾道間裝有另外一組滾子43，凸形被連接部45兩側(cè)滾道外的密封圈凹槽與連接部44的一個(gè)階梯面的滾道外的密封圈凹槽和側(cè)板41一側(cè)的下端面的滾道外的密封圈凹槽間分別裝有一個(gè)密封圈40，滾子43為球體、圓柱體或圓錐體；兩組滾子43材料為鋼材或硬質(zhì)合金。

一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)，包括電機(jī)控制器、角度傳感器、壓力傳感器和控制單元，壓力傳感器安裝在連接關(guān)節(jié)上，電機(jī)控制器安裝在盤(pán)式電機(jī)上，控制單元與電機(jī)控制器連接，壓力傳感器將檢測(cè)的壓力信息發(fā)送到控制單元，角度傳感器安裝在盤(pán)式電機(jī)上，將檢測(cè)的傳動(dòng)角度發(fā)送到控制單元。

本機(jī)器人控制方法如下：

a、判斷實(shí)時(shí)采集兩腿的壓力傳感器的數(shù)值是否都大于設(shè)定的閾值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則等待右腿著地，直到兩側(cè)壓力傳感器的數(shù)值均大于設(shè)定的閾值；

b、控制左腿的盤(pán)式電機(jī)正向轉(zhuǎn)動(dòng)，抬起左腿，同時(shí)判斷左腿的角度傳感器是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則盤(pán)式電機(jī)驅(qū)動(dòng)繼續(xù)抬起左腿，直到左腿角度傳感器達(dá)到預(yù)設(shè)值；

c、左腿盤(pán)式電機(jī)快速反向轉(zhuǎn)動(dòng)，左腿自由放下；

d、判斷實(shí)時(shí)采集的兩腿的壓力傳感器的數(shù)值是否都大于設(shè)定的閾值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則等待左腿著地，直到兩腿的壓力傳感器的數(shù)值均大于設(shè)定的閾值；

e、控制右腿的盤(pán)式電機(jī)5正向轉(zhuǎn)動(dòng)，幫助抬起右腿，同時(shí)判斷右腿角度傳感器是否達(dá)到預(yù)設(shè)值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則右腿盤(pán)式電機(jī)驅(qū)動(dòng)單向軸承繼續(xù)抬起右腿，直到右腿角度傳感器達(dá)到預(yù)設(shè)值；

f、控制右腿單向軸承鎖住，右腿盤(pán)式電機(jī)5快速反向轉(zhuǎn)動(dòng)，右腿自由放下，并返回步驟a。

以上所述的本發(fā)明實(shí)施方式，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限定,任何在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種外骨骼機(jī)器人關(guān)節(jié)，包括髖關(guān)節(jié)連接桿、大腿連接桿、小腿連接桿、連接關(guān)節(jié)和盤(pán)式電機(jī)，所述髖關(guān)節(jié)連接桿與所述大腿連接桿之間和所述大腿連接桿與所述小腿連接桿之間均通過(guò)所述關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，髖關(guān)節(jié)連接桿、大腿連接桿和小腿連接桿轉(zhuǎn)動(dòng)連接組成左腿和右腿，所述盤(pán)式電機(jī)安裝所述連接關(guān)節(jié)上，提供動(dòng)力，所述連接關(guān)節(jié)包括連接端、兩個(gè)密封圈、轉(zhuǎn)軸、側(cè)板和兩個(gè)滾子，本發(fā)明，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低，幫助人們完成重體力勞動(dòng)。

技術(shù)研發(fā)人員：楊昊;張帆;計(jì)勇;張倩倩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽新華學(xué)院
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.21
技術(shù)公布日：2017.10.03