一种基于承力软管的柔索传动机构的制作方法

本发明涉及柔索传动机构，具体的说是一种基于承力软管的柔索传动机构。

背景技术：

柔索传动机构是一种通过主、从动轮之间有适当预紧的传动介质来实现挠性摩擦传动的机构，具有布局灵活、高精度、轻量化等特点，在多种灵巧性精密机电装置和伺服机构中得到了广泛的应用。

当传动距离较远时，现有的柔索传动机构主要通过传动轮的形式来实现，其布局异常复杂，致使系统的制造和维护成本较高。当经过运动关节向前传递运动时，传动轮伴随关节的运动会影响其传动精度，因此对于多关节串联的系统，一般将驱动电机前置于机体上，致使系统变得复杂、轻量化的优点得不到体现。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了一种基于承力软管的柔索传动机构，通过承力软管可以克服已有柔索传动机构的缺点，实现运动远距离与经过运动关节的传动，通过驱动电机的后置可以使多关节串联系统更加轻量化。本发明能够实现远距离和大转角的传动，同时保证柔索柔顺缠绕、预紧可靠，具有结构简单、布局灵活、低成本、高精度、高刚度的优点。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于承力软管的柔索传动机构，包括主动轮、承力软管挡板ⅰ、主动轮安装座、从动轮安装座、从动轮、承力软管挡板ⅱ、电机编码器、电机、减速器、从动轮编码器、转向导轮、预紧机构、承力软管、柔索、拉力传感器模块及锁扣，其中主动轮与从动轮分别加工有轮槽，主动轮上固定有两根柔索，两根柔索分别按顺时针与逆时针方向在轮槽中缠绕后经过主动轮一侧的承力软管挡板ⅰ后进入承力软管内部，柔索经从动轮侧的承力软管挡板ⅱ后按不同方向缠绕并固定于从动轮。

优选地，所述主动轮固定于减速器的输出轴上，从动轮通固定于从动轮安装座的转轴上，承力软管挡板ⅰ与承力软管挡板ⅱ可以安装于主动轮安装座与从动轮安装座，也可以与主动轮安装座或从动轮安装座设计为一体。

优选地，所述电机编码器、电机和减速器组装为一体后安装于主动轮安装座，电机编码器可以反馈主动轮的位置信号实现闭环控制，从动轮编码器安装于从动轮安装座并与从动轮保持同轴心，从动轮编码器可以反馈主动轮的位置信号，从而实现运动的双闭环控制。

优选地，所述轮槽与柔索可以为两组，也可以是多组，通过增加轮槽与柔索的数量可以增大传动力矩的上限。

优选地，所述转向导轮安装于主动轮安装座或其它构件上，柔索在进入承力软管前或出承力软管后可由转向导轮进行变向，从而实现承力软管更灵活更合理地布局。

优选地，所述柔索在出承力软管后绕经拉力传感器模块，拉力传感器模块可以反馈柔索中的拉力，通过计算可以得到从动轮承受的力矩，实现力矩的闭环控制。

优选地，所述承力软管中间或两端安装有预紧机构，通过调节预紧机构可以实现承力软管的张紧，从而减小传动的空回。

优选地，所述柔索具有柔性并能承受拉力，可以是钢丝绳或尼龙绳，也可以由其他材料制造。

优选地，所述主动轮与从动轮上加工有安装固定两根柔索的结构。

优选地，所述承力软管具有柔性并能承受一定的压力，可以由矩形金属条绕制而成，也可以由其它材料经不同的加工工艺制造而成。

本发明的优点与积极效果为：两根柔索不同方向地缠绕可以实现主动轮与从动轮转动位置的同步，当主动轮转动时从动轮在柔索作用下跟随转动，通过承力软管和经导向轮组进行变向可以实现传力路径的灵活布局，从动轮编码器反馈从动轮的位置实现传动的双闭环控制，预紧机构实现承力软管的张紧来减小传动的空回。基于承力软管的柔索传动机构可以保证传动的位置精度，通过拉力传感器可以实现低成本的力柔顺控制，具有结构简单、布局灵活、低成本、低空回、高精度、高刚度的优点。

附图说明

图1为本发明的侧视结构示意图。

图2为本发明的主视结构示意图。

图3为本发明的传动回路立体结构示意图。

图4为本发明的柔索绕轮结构示意图。

图5为本发明的预紧装置结构示意图。

图6为本发明中拉力传感器安装示意图。

图7为承力软管结构示意图。

图例说明：1为主动轮，2为承力软管挡板ⅰ，3为主动轮安装座，4为从动轮安装座，5为从动轮，6为承力软管挡板ⅱ，7为电机编码器、8为电机、9为减速器、10为从动轮编码器，11为转向导轮，12为张紧机构，13为承力软管，14为柔索，15为拉力传感器模块，16为锁扣，17为螺套，18为弹簧，19为带孔螺杆，20为拉力传感器，21为连接件，22为u槽轴承。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

如图1、图2、图3所示，本发明提供的一种基于承力软管的柔索传动机构，包括主动轮1、承力软管挡板ⅰ2、主动轮安装座3、从动轮安装座4、从动轮5、承力软管挡板ⅱ6、电机编码器7、电机8、减速器9、从动轮编码器10、转向导轮11、预紧机构12、承力软管13、柔索14、拉力传感器模块15及锁扣16，其中主动轮1与从动轮5分别加工有轮槽且安装于主动轮安装座3与从动轮安装座4上，主动轮1上固定有两根柔索14，两根柔索14分别按顺时针与逆时针方向在轮槽中缠绕后经过主动轮1一侧的承力软管挡板ⅰ2后进入承力软管13内部，柔索14经从动轮5侧的承力软管挡板ⅱ6后按不同方向缠绕并固定于从动轮5。特别地，柔索14在进入承力软管13之前或出承力软管13后可以经过导向轮组11进行变向，预紧机构12实现承力软管的张紧，电机编码器7可以反馈主动轮1的位置信号实现闭环控制，从动轮编码器10可以反馈从动轮5的位置信号，从而实现运动的双闭环控制。本实施例以柔索14为传动介质，通过承力软管13实现柔索14柔顺过渡，从而降低对主动轮1和从动轮5的相对位置要求，并实现远距离、大转角传动和经过运动关节向前传递运动的应用需求，兼顾轻量化要求，同时保证柔索柔顺缠绕、预紧可靠，具有结构简单、布局灵活、低成本、低空回、高精度、高刚度的优点。

如图1所示，主动轮1固定于减速器9的输出轴上与主动轮5保持同心，从动轮5固定于从动轮安装座4的转轴上，承力软管挡板ⅰ2与承力软管挡板ⅱ6分别安装于主动轮安装座3与从动轮安装座4，其中承力软管挡板ⅰ2与主动轮安装座3可以设计为一体，承力软管挡板ⅱ6与从动轮安装座4可以设计为一体。

如图2所示，电机编码器7、电机8和减速器9组装为一体后安装于主动轮安装座3，电机编码器7可以反馈主动轮1的位置信号实现闭环控制。从动轮编码器10安装于从动轮安装座4并与从动轮5保持同心，从动轮编码器10可以反馈主动轮5的位置信号，从而实现运动的双闭环控制。

如图3所示，主动轮1上固定有两根柔索14，两根柔索14分别按顺时针与逆时针方向在轮槽中缠绕后经过主动轮1一侧的承力软管挡板ⅰ2后进入承力软管13，柔索14经从动轮5侧的承力软管挡板ⅱ6后按不同方向缠绕并固定于从动轮5。

如图3所示，因为柔索能承受的拉力有限，所以轮槽与柔索14可以为两组，也可以是多组，通过增加轮槽与柔索的数量可以增大传动力矩的上限。

如图3所示，转向导轮11安装于主动轮安装座3上，柔索14在进入承力软管13前或出承力软管13后可由转向导轮11进行变向，从而实现承力软管13更灵活更合理地布局。

如图3所示，柔索14在出承力软管13后绕经拉力传感器模块15，拉力传感器模块15可以反馈柔索14中的拉力，通过计算可以得到从动轮承受的力矩，实现力矩的闭环控制。进一步地，基于得到的力矩参数，通过实时对比理论力矩和实测力矩可以实现触停和运动的柔顺控制，进而提高系统的安全性，使从动轮具有拖动示教功能。

如图3所示，承力软管13间安装有预紧机构12，通过调节预紧机构12可以实现承力软管13的张紧，从而减小传动的空回。

如图3所示，柔索14具有柔性并能承受拉力，可以是钢丝绳或尼龙绳，也可以由其他材料制造。

如图4所示，主动轮1上按一定角度加工有两个安装孔，两根柔索14按顺时针与逆时针不同的方向缠绕后经安装孔由锁扣16固定。通过两根柔索14不同方向地缠绕，可以实现主动轮1转动位置的同步。类似地，从动轮5也由两根柔索14按相同方式缠绕和固定。

如图5所示，预紧机构12由螺套17、弹簧18和带孔螺杆19组成，带孔螺杆19串联弹簧18后通过螺纹安装于螺套17，通过调整螺套17与带孔螺杆19间的距离实现承力软管的张紧。

如图6所示，拉力传感器模块15由拉力传感器20、连接件21、u槽轴承22组成，拉力传感器安装于从动轮安装座4，通过连接件21实现u槽轴承22与拉力传感器20的连接。

如图7所示，承力软管13具有柔性并能承受一定的压力，可以由矩形金属条绕制而成，也可以由其它材料经不同的加工工艺制造而成。

以上所述仅为本发明的实施方式，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进、扩展等，均包含在本发明的保护范围内。