CN103085081B - 一种带有角位移传感器的铰链关节机构 - Google Patents

一种带有角位移传感器的铰链关节机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种带有角位移传感器的铰链关节机构，所述阶梯钉上的第一段台阶固定有传动轮，阶梯钉的第二段台阶穿过主级杆，第三段台阶通过次级杆定位在次级杆上，阶梯钉下端部设有螺纹孔，通过定位机构使阶梯钉及安装在阶梯钉上的构件轴向定位在主级杆和次级杆上形成活动铰链；所述主级杆上固定有传感器固定架，所述传感器固定架上安装有传感器，所述传感器与阶梯钉同轴，所述传感器的转轴***阶梯钉上端部并通过紧定螺钉固定在阶梯钉上；所述传感器固定架侧端设有两个阶梯孔，线管固定在第一阶梯孔的大孔内，线管内安装有绳索，所述绳索和传动轮与传动***组成完整的传动***回路。本发明能够将传感器与关节、传动***有效集成在一起。

Description

一种带有角位移传感器的铰链关节机构
技术领域
本发明涉及机器人领域中的关节驱动技术，特别是涉及一种带有角位移传感器的铰链关节机构。
背景技术
关节设计广泛应用在机器人领域，在关节设计中往往都设计有传感器，因此机器人关节的设计必须包含有传感器的安装方式的设计。在外骨骼机器人中在关节上需要识别关节的转动角度，因此需要安装有角位移传感器。现有的外骨骼式机器人大多需要人和机器共同工作，因此它们采用有效的传动方式将运动进行传递，从而避免直接将笨重的动力***直接安装在执行机构上，同时在关节出需要配有角位移传感器。如何将传感器的固定方式和特定传动方式传动动力的关节综合考虑、集成设计将影响到设计的简洁性及灵巧性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种带有角位移传感器的铰链关节机构，能够将传感器与关节、传动***有效集成在一起。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种带有角位移传感器的铰链关节机构，包括有主级杆、次级杆和阶梯钉，所述阶梯钉上的第一段台阶固定有传动轮，阶梯钉的第二段台阶穿过主级杆，第三段台阶通过次级杆定位在次级杆上，阶梯钉下端部设有螺纹孔，通过定位机构使阶梯钉及安装在阶梯钉上的构件轴向定位在主级杆和次级杆上形成活动铰链；所述主级杆上固定有传感器固定架，所述传感器固定架上安装有传感器，所述传感器与阶梯钉同轴，所述传感器的转轴***阶梯钉上端部并通过紧定螺钉固定在阶梯钉上；所述传感器固定架侧端设有两个阶梯孔，线管固定在第一阶梯孔的大孔内，线管内安装有绳索，所述绳索通过第一阶梯孔的小孔穿出包覆在传动轮上，绳索上的一点固定在传动轮上，且通过第二阶梯孔穿出与传动***相连接形成完整的传动***回路。
所述阶梯钉的上端部设有光孔，所述光孔侧面设有螺纹孔，螺纹孔内的紧定螺钉将传感器转轴固定在光孔内。
所述阶梯钉上设有多段台阶，由上端至下端分别通过端头边沿及第一段台阶的方形柱面将传动轮固定在第一段台阶上，通过第二段台阶的圆柱面铰接安装在主级杆上，通过第三段台阶的方形柱面将阶梯钉与次级杆固定在一起。
所述传感器在阶梯钉转动时随同阶梯钉一起转动，并输出信号。
所述的绳索为钢丝绳、链条或同步带。
所述传动轮为转轮、链轮或同步轮。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：本发明结构简洁、可靠，通过安装有的传感器可准确测量出关节摆动的角度，稍作改造便可适用于多种传动方式，可广泛应用于机器人领域及其他需要实现转动副驱动的领域。
附图说明
图1是带有角位移传感器的铰链关节机构示意图；
图2是阶梯钉的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本发明的实施方式涉及一种带有角位移传感器的铰链关节机构，包括有主级杆2、次级杆1和阶梯钉4，所述阶梯钉4上的第一段台阶固定有传动轮3，阶梯钉4的第二段台阶穿过主级杆2的圆柱孔，第三段台阶通过次级杆1上方形孔定位在次级杆1上，阶梯钉4下端部设有螺纹孔，通过端头钉8和垫片7使阶梯钉4及安装在阶梯钉4上的构件轴向定位在主级杆2和次级杆1上形成活动铰链；所述主级杆2上固定有传感器固定架5，所述传感器固定架5上安装有传感器6，所述传感器6与阶梯钉4同轴，所述传感器6的转轴***阶梯钉4上端部并通过紧定螺钉14固定在阶梯钉4上；所述传感器固定架5侧端设有两个阶梯孔，线管11固定在第一阶梯孔的大孔内，线管11内安装有绳索12，所述绳索12通过第一阶梯孔的小孔穿出包覆在传动轮3上，绳索12上的一点固定在传动轮3上，且通过第二阶梯孔穿出与传动***相连接形成完整的传动***回路，通过转动传动轮3即可实现关节的驱动，同时关节转动时（次级杆相对于主级杆旋转）传感器6产生角位移信号，反馈给控制***。
其中，所述阶梯钉4的上端部设有用于***传感器转轴的光孔，所述光孔侧面设有螺纹孔45，螺纹孔45内的紧定螺钉将传感器转轴固定在光孔内。如图2所示，所述阶梯钉4上设有多段台阶，由上端至下端分别通过端头41边沿及第一段台阶42的方形柱面将传动轮固定在第一段台阶42上，通过第二段台阶43的圆柱面铰接安装在主级杆上，通过第三段台阶44的方形柱面将阶梯钉与次级杆固定在一起。所述传感器在阶梯钉转动时随同阶梯钉一起转动，并输出信号。所述的绳索为钢丝绳、链条或同步带。所述传动轮为转轮、链轮或同步轮。图1所示的是带有角位移传感器的铰链关节机构中绳索采用的是钢丝绳，传动轮采用的是转轮。
具体的安装方式为主级杆上固定有传感器固定架，传感器固定架上安装有传感器，传感器与阶梯钉同轴安装且传感器转轴通过紧定螺钉固定在阶梯钉上端部的光孔上，当阶梯钉转动时转轴与阶梯钉一同旋转，相对于传感器产生转动，输出信号。阶梯钉的上端部设有光孔，且光孔侧面设有螺纹孔，安装在传感器固定架上的角位移传感器的转轴干好***光孔，通过侧面的螺纹孔内的紧定螺钉将传感器转轴固定在光孔内。阶梯钉下端部设有螺纹孔，通过端头钉和垫片来实现阶梯钉的轴向定位。阶梯钉上设有多段台阶，由上端至下端分别通过端头边沿及第一段台阶的方形柱面将转盘固定在第一段台阶上，通过第二段台阶的圆柱面铰接安装在主级杆上，通过第三段台阶的方形柱面将阶梯钉固定在次级杆上。
同时所述的方形柱面台阶可替换为其他采用键连接的方式或其他可定位的截面形状，所述的转轮搭配钢丝绳的传动方式可替换为链轮搭配链条、同步轮搭配同步带及其他传动方式设计。

Claims (5)

1.一种带有角位移传感器的铰链关节机构，包括有主级杆(2)、次级杆(1)和阶梯钉(4)，其特征在于，所述阶梯钉(4)上设有多段台阶，由上端至下端分别通过端头边沿及第一段台阶(42)的方形柱面将传动轮(3)固定在第一段台阶(42)上，通过第二段台阶(43)的圆柱面铰接安装在主级杆(2)上，通过第三段台阶(44)的方形柱面将阶梯钉(4)与次级杆(1)固定在一起，阶梯钉(4)下端部设有螺纹孔，通过定位机构使阶梯钉(4)及阶梯钉(4)上的第一段台阶(42)、第二段台阶(43)和第三段台阶(44)轴向定位在主级杆(2)和次级杆(1)上形成活动铰链；所述主级杆(2)上固定有传感器固定架(5)，所述传感器固定架(5)上安装有传感器(6)，所述传感器(6)与阶梯钉(4)同轴，所述传感器(6)的转轴***阶梯钉(4)上端部并通过紧定螺钉(14)固定在阶梯钉(4)上；所述传感器固定架(5)侧端设有两个阶梯孔，线管(11)固定在第一阶梯孔的大孔内，线管(11)内安装有绳索(12)，所述绳索(12)通过第一阶梯孔的小孔穿出包覆在传动轮(3)上，绳索(12)上的一点固定在传动轮(3)上，且通过第二阶梯孔穿出与传动***相连接形成完整的传动***回路。
2.根据权利要求1所述的带有角位移传感器的铰链关节机构，其特征在于，所述阶梯钉(4)的上端部设有光孔，所述光孔侧面设有螺纹孔，螺纹孔内的紧定螺钉(14)将传感器(6)的转轴固定在光孔内。
3.根据权利要求1所述的带有角位移传感器的铰链关节机构，其特征在于，所述传感器(6)在阶梯钉(4)转动时随同阶梯钉(4)一起转动，并输出信号。
4.根据权利要求1所述的带有角位移传感器的铰链关节机构，其特征在于，所述的绳索(12)为钢丝绳、链条或同步带。
5.根据权利要求1所述的带有角位移传感器的铰链关节机构，其特征在于，所述传动轮(3)为转轮、链轮或同步轮。
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