一种基于并联驱动的肩关节的利记博彩app
【专利摘要】一种基于并联驱动的肩关节，它涉及一种肩关节，以解决现有助力机器人肩关节运动精度差的问题。内圈直齿轮与内圈传动齿轮啮合，内圈锥齿轮与内圈直齿轮连接并通过滚针轴承套装在支撑架的外径上，外圈直齿轮与外圈传动齿轮啮合，外圈锥齿轮与外圈直齿轮连接并通过滚针轴承套装在内圈圆环的外径上，上臂支撑架设置在支撑架内，左锥齿轮与外圈锥齿轮啮合，左传动小齿轮通过键固定在左锥齿轮的齿轮轴上，左传动大齿轮与左传动小齿轮啮合，右锥齿轮与内圈锥齿轮啮合，右传动小齿轮通过键固定在右锥齿轮的齿轮轴上，右传动大齿轮与右传动小齿轮啮合，上臂固定架的两端分别与对应的左传动大齿轮和右传动大齿轮的齿轮轴固定连接。本发明用于助力机器人上。
【专利说明】
—种基于并联驱动的肩关节
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种肩关节，具体涉及一种基于并联驱动的肩关节。
【背景技术】
[0002]目前，对于人体上肢助力机器人来讲，肩关节的设计是至关重要的一环。目前的已有的肩关节设计大多是以串联结构设计为主，这种结构运动精度差，而且每个自由度都有单独电机驱动，使得电机负担大，从而导致电机尺寸增加。而现有的并联结构，多为连杆铰链形式，运动范围也受到了很大限制。
【发明内容】
[0003]本发明的为解决现有助力机器人肩关节运动精度差、体积大、运动范围小的问题，而提出一种基于并联驱动的肩关节。
[0004]本发明的一种基于并联驱动的肩关节包括内圈驱动电机、外圈驱动电机、内圈减速器、外圈减速器、内圈传动齿轮、外圈传动齿轮、支撑架、内圈直齿轮、内圈锥齿轮、外圈直齿轮、外圈锥齿轮、上臂支撑架、左锥齿轮、右锥齿轮、左传动小齿轮、左传动大齿轮、右传动大齿轮、右传动小齿轮、左齿轮箱盖、右齿轮箱盖、上臂固定架和支板，支撑架为圆环形，支板设置在支撑架的端面处，支板与支撑架的轴线垂直设置，内圈减速器与外圈减速器平行设置，且内圈减速器和外圈减速器的输出轴均穿过支板，内圈驱动电机与内圈减速器连接，外圈驱动电机与外圈减速器连接，内圈传动齿轮通过键固定在内圈减速器的输出轴上，夕卜圈传动齿轮通过键固定在外圈减速器的输出轴上，内圈直齿轮与内圈传动齿轮啮合，内圈锥齿轮与内圈直齿轮并排且同轴设置，内圈锥齿轮与内圈直齿轮通过螺钉连接组成内圈圆环，内圈圆环通过滚针轴承套装在支撑架的外径上，外圈直齿轮与外圈传动齿轮啮合，外圈锥齿轮与外圈直齿轮并排且同轴设置，外圈锥齿轮与外圈直齿轮通过螺钉连接组成外圈圆环，外圈圆环通过滚针轴承套装在内圈圆环的外径上，上臂支撑架包括支撑环、左齿轮箱和右齿轮箱，左齿轮箱和右齿轮箱的结构相同，左齿轮箱和右齿轮箱以支撑环的轴线为基准对称设置在支撑环的内壁上，左齿轮箱沿厚度方向上设有左锥齿轮轴孔，左齿轮箱的内侧端面设有左传动大齿轮轴槽，左锥齿轮轴孔的轴线与左传动大齿轮轴槽的轴线平行且在同一水平线上设置，左锥齿轮轴孔的轴线与支撑环的轴线垂直设置，右齿轮箱沿厚度方向上设有与左锥齿轮轴孔正对的右锥齿轮轴孔，右齿轮箱的内侧端面设有与左传动大齿轮轴槽正对的右传动大齿轮轴槽，支撑环通过滚针轴承设置在支撑架7的内径中，左锥齿轮与外圈锥齿轮啮合，左锥齿轮设置在左齿轮箱的外侧，且左锥齿轮上的齿轮轴穿过左锥齿轮轴孔，左锥齿轮的齿轮轴通过滚珠轴承固定在左锥齿轮轴孔中，左传动小齿轮设置在左传动大齿轮轴槽内，且左传动小齿轮通过键固定在左锥齿轮的齿轮轴上，左传动大齿轮与左传动小齿轮哨合，且左传动大齿轮的齿轮轴一端通过滚珠轴承固定在左传动大齿轮轴槽I中，左传动大齿轮的齿轮轴另一端通过滚珠轴承设置在左齿轮箱盖中，左齿轮箱盖通过螺钉安装在左齿轮箱上，
[0005]右锥齿轮与内圈锥齿轮啮合，右锥齿轮设置在右齿轮箱的外侧，且右锥齿轮上的齿轮轴穿过右锥齿轮轴孔，右锥齿轮的齿轮轴通过滚珠轴承固定在右锥齿轮轴孔中，右传动小齿轮设置在右传动大齿轮轴槽内，且右传动小齿轮通过键固定在右锥齿轮的齿轮轴上，右传动大齿轮与右传动小齿轮哨合，且右传动大齿轮的齿轮轴一端通过滚珠轴承固定在右传动大齿轮轴槽中，右传动大齿轮的齿轮轴另一端通过滚珠轴承设置在右齿轮箱盖中，右齿轮箱盖通过螺钉安装在右齿轮箱上，
[0006]上臂固定架设置在左齿轮箱与右齿轮箱之间，上臂固定架的两端分别与对应的左传动大齿轮和右传动大齿轮的齿轮轴固定连接。
[0007]本发明与现有技术相比具有以下有益效果:
[0008]一、由于本发明采用了并联驱动的方式，传动方式采用齿轮传动，增加了运动的精确性和运动范围。运动精度相比现有技术提高了一倍以上。
[0009]二、本发明在每个自由度运动时都有两个电机承担，分担了电机的负担，且电机并联设置，从而减小电机的体积，增加了紧凑性。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的整体结构立体图；
[0011]图2是内圈驱动电机1、外圈驱动电机2、内圈减速器3、外圈减速器4、内圈传动齿轮5、外圈传动齿轮6和支撑架7的位置关系立体图；
[0012]图3是内圈直齿轮8、内圈锥齿轮9和支撑架7的位置关系立体图；
[0013]图4是外圈直齿轮10、外圈锥齿轮11、上臂支撑架12和支撑架7的位置关系立体图；
[0014]图5是上臂支撑架12的结构立体图；
[0015]图6是上臂支撑架12的结构立体图；
[0016]图7是左锥齿轮13、左传动小齿轮15、左传动大齿轮16与左齿轮箱12_2的位置关系立体图；
[0017]图8是左齿轮箱盖19与左齿轮箱12-2的安装位置，右齿轮箱盖20与右齿轮箱12-3的安装位置立体图；
[0018]图9是右锥齿轮14、右传动小齿轮18、右传动大齿轮17与右齿轮箱12_3的位置关系立体图。
【具体实施方式】
[0019]【具体实施方式】一:结合图1?图9说明本实施方式，本实施方式包括内圈驱动电机1、外圈驱动电机2、内圈减速器3、外圈减速器4、内圈传动齿轮5、外圈传动齿轮6、支撑架7、内圈直齿轮8、内圈锥齿轮9、外圈直齿轮10、外圈锥齿轮11、上臂支撑架12、左锥齿轮13、右锥齿轮14、左传动小齿轮15、左传动大齿轮16、右传动大齿轮17、右传动小齿轮18、左齿轮箱盖19、右齿轮箱盖20、上臂固定架21和支板22，
[0020]支撑架7为圆环形，支板22设置在支撑架7的端面处，支板22与支撑架7的轴线垂直设置，内圈减速器3与外圈减速器4平行设置，且内圈减速器3和外圈减速器4的输出轴均穿过支板22，内圈减速器3和外圈减速器4均固定在支板22上，内圈驱动电机I与内圈减速器3连接，外圈驱动电机2与外圈减速器4连接，内圈传动齿轮5通过键固定在内圈减速器3的输出轴上，外圈传动齿轮6通过键固定在外圈减速器4的输出轴上，见图2，内圈直齿轮8与内圈传动齿轮5啮合，内圈锥齿轮9与内圈直齿轮8并排且同轴设置，内圈锥齿轮9与内圈直齿轮8通过螺钉连接组成内圈圆环，内圈圆环通过滚针轴承套装在支撑架7的外径上，内圈直齿轮8和内圈锥齿轮9可以与支撑架7相对转动运动，通过内圈驱动电机I的转动可以直接带动内圈直齿轮8和内圈锥齿轮9转动，见图3，外圈直齿轮10与外圈传动齿轮6啮合，外圈锥齿轮11与外圈直齿轮10并排且同轴设置，外圈锥齿轮11与外圈直齿轮10通过螺钉连接组成外圈圆环，外圈圆环通过滚针轴承套装在内圈圆环的外径上，外圈圆环、内圈圆环以及支撑架7都可以做独立的转动运动，通过外圈驱动电机2的转动可以直接带动外圈直齿轮10和外圈锥齿轮11的转动，见图4，
[0021]上臂支撑架12包括支撑环12-1、左齿轮箱12-2和右齿轮箱12_3，左齿轮箱12_2和右齿轮箱12-3的结构相同，左齿轮箱12-2和右齿轮箱12-3以支撑环12_1的轴线为基准对称设置在支撑环12-1的内壁上，左齿轮箱12-2沿厚度方向上设有左锥齿轮轴孔12-4，左齿轮箱12-2的内侧端面设有左传动大齿轮轴槽12-5，左锥齿轮轴孔12-4的轴线与左传动大齿轮轴槽12-5的轴线平行且在同一水平线上设置，左锥齿轮轴孔12-4的轴线与支撑环12-1的轴线垂直设置，右齿轮箱12-3沿厚度方向上设有与左锥齿轮轴孔12-4正对的右锥齿轮轴孔12-6，右齿轮箱12-3的内侧端面设有与左传动大齿轮轴槽12-5正对的右传动大齿轮轴槽12-7，支撑环12-1通过滚针轴承设置在支撑架7的内径中，上臂支撑架12可以做独立的转动运动，见图4、图5和图6，
[0022]左锥齿轮13与外圈锥齿轮11啮合，左锥齿轮13设置在左齿轮箱12_2的外侧，且左锥齿轮13上的齿轮轴穿过左锥齿轮轴孔12-4,左锥齿轮13的齿轮轴通过滚珠轴承固定在左锥齿轮轴孔12-4中，左传动小齿轮15设置在左传动大齿轮轴槽12-5内，且左传动小齿轮15通过键固定在左锥齿轮13的齿轮轴上，左传动大齿轮16与左传动小齿轮15啮合，且左传动大齿轮16的齿轮轴一端通过滚珠轴承固定在左传动大齿轮轴槽12-5中，左传动大齿轮16的齿轮轴另一端通过滚珠轴承设置在左齿轮箱盖19中，左齿轮箱盖19通过螺钉安装在左齿轮箱12-2上，见图7和图8，
[0023]右锥齿轮14与内圈锥齿轮9啮合，右锥齿轮14设置在右齿轮箱12_3的外侧，且右锥齿轮14上的齿轮轴穿过右锥齿轮轴孔12-6,右锥齿轮14的齿轮轴通过滚珠轴承固定在右锥齿轮轴孔12-6中，右传动小齿轮18设置在右传动大齿轮轴槽12-7内，且右传动小齿轮18通过键固定在右锥齿轮14的齿轮轴上，右传动大齿轮17与右传动小齿轮18啮合，且右传动大齿轮17的齿轮轴一端通过滚珠轴承固定在右传动大齿轮轴槽12-7中，右传动大齿轮17的齿轮轴另一端通过滚珠轴承设置在右齿轮箱盖20中，右齿轮箱盖20通过螺钉安装在右齿轮箱12-3上，见图8和图9，
[0024]上臂固定架21设置在左齿轮箱12-2与右齿轮箱12_3之间，上臂固定架21的两端分别与对应的左传动大齿轮16和右传动大齿轮17的齿轮轴固定连接，这样随着左传动大齿轮16和右传动大齿轮17的转动，即可带动上臂固定架21绕左传动大齿轮16和右传动大齿轮17的轴线转动。
[0025]【具体实施方式】二:结合图2说明本实施方式，本实施方式的支板22为扇形，且扇形的内径与支撑架7的内径相同。这样设计使得结构更为合理。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0026]【具体实施方式】三:结合图2说明本实施方式，本实施方式的支板22与支撑架7制成一体。这样可增加肩关节的稳定性。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一或二相同。
[0027]【具体实施方式】四:结合图3说明本实施方式，本实施方式的内圈锥齿轮9的外径与内圈直齿轮8的外径相同。其它组成及连接关系与【具体实施方式】三相同。
[0028]【具体实施方式】五:结合图4说明本实施方式，本实施方式的外圈锥齿轮11的外径与外圈直齿轮10的外径相同。其它组成及连接关系与【具体实施方式】四相同。
[0029]【具体实施方式】六:结合图5说明本实施方式，本实施方式的左锥齿轮轴孔12-4的轴线与左传动大齿轮轴槽12-5的轴线在同一水平线上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】一、二、四或五相同。
[0030]【具体实施方式】七:结合图6说明本实施方式，本实施方式的右锥齿轮轴孔12-6的轴线与右传动大齿轮轴槽12-7的轴线在同一水平线上。其它组成及连接关系与【具体实施方式】六相同。
[0031]【具体实施方式】八:结合图5和图6说明本实施方式，本实施方式的左齿轮箱12-2、右齿轮箱12-3和支撑环12-1制成一体。这样设计使得上臂支撑架12的稳定性得到提高。其它组成及连接关系与【具体实施方式】七相同。
[0032]【具体实施方式】九:结合图1说明本实施方式，本实施方式的上臂固定架21上设有长槽21-1。长槽21-1用于与其他部件连接。其它组成及连接关系与【具体实施方式】八相同。
[0033]【具体实施方式】十:结合图5、图6和图7说明本实施方式，本实施方式的与【具体实施方式】七不同的是它还增加有齿轮挡板12-8，齿轮挡板12-8位于上臂固定架21的下方且设置在内圈锥齿轮9和外圈锥齿轮11的一侧，齿轮挡板12-8与支撑环12-1制成一体。齿轮挡板12-8挡着内圈锥齿轮9和外圈锥齿轮11，防止内圈锥齿轮9和外圈锥齿轮11与手臂接触。其它组成及连接关系与【具体实施方式】九相同。
[0034]工作原理:
[0035]1、当内圈传动齿轮5与外圈传动齿轮6反向转动时，左锥齿轮13与右锥齿轮14做同向转动，即左传动大齿轮16与右传动大齿轮17做同向运动，带动上臂固定架21在竖直方向做转动运动，即上臂固定架21绕左传动大齿轮16和右传动大齿轮17的轴线转动。
[0036]2、当内圈传动齿轮5与外圈传动齿轮6同向转动时，左锥齿轮13与右锥齿轮14有做反向转动的趋势，但是由于左传动大齿轮16和右传动大齿轮17与上臂固定架21是固定连接的，所以左锥齿轮13与右锥齿轮14的转动运动不会发生，此时，由于反作用力，并且左锥齿轮13与外圈锥齿轮11啮合，右锥齿轮14与内圈锥齿轮9啮合，相当于左锥齿轮13固定在外圈锥齿轮11上，右锥齿轮14固定在内圈锥齿轮9上，内圈锥齿轮9和外圈锥齿轮11转动就会带动上臂固定架21绕内圈锥齿轮9和外圈锥齿轮11的轴线运动，即上臂固定架21做水平方向的转动。
【权利要求】
1.一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述一种基于并联驱动的肩关节包括内圈驱动电机(I)、外圈驱动电机(2)、内圈减速器(3)、外圈减速器(4)、内圈传动齿轮(5)、外圈传动齿轮(6)、支撑架(7)、内圈直齿轮(8)、内圈锥齿轮(9)、外圈直齿轮(10)、外圈锥齿轮(11)、上臂支撑架(12)、左锥齿轮(13)、右锥齿轮(14)、左传动小齿轮(15)、左传动大齿轮(16)、右传动大齿轮(17)、右传动小齿轮(18)、左齿轮箱盖(19)、右齿轮箱盖(20)、上臂固定架(21)和支板(22)，支撑架(7)为圆环形，支板(22)设置在支撑架(7)的端面处，支板(22)与支撑架(7)的轴线垂直设置，内圈减速器(3)与外圈减速器(4)平行设置，且内圈减速器⑶和外圈减速器⑷的输出轴均穿过支板(22)，内圈驱动电机⑴与内圈减速器⑶连接，外圈驱动电机⑵与外圈减速器⑷连接，内圈传动齿轮(5)通过键固定在内圈减速器(3)的输出轴上，外圈传动齿轮(6)通过键固定在外圈减速器(4)的输出轴上，内圈直齿轮⑶与内圈传动齿轮(5)啮合，内圈锥齿轮(9)与内圈直齿轮⑶并排且同轴设置，内圈锥齿轮(9)与内圈直齿轮(8)通过螺钉连接组成内圈圆环，内圈圆环通过滚针轴承套装在支撑架(7)的外径上，外圈直齿轮(10)与外圈传动齿轮￠)啮合，外圈锥齿轮(11)与外圈直齿轮(10)并排且同轴设置，外圈锥齿轮(11)与外圈直齿轮(10)通过螺钉连接组成外圈圆环，外圈圆环通过滚针轴承套装在内圈圆环的外径上，上臂支撑架(12)包括支撑环(12-1)、左齿轮箱(12-2)和右齿轮箱(12-3)，左齿轮箱(12_2)和右齿轮箱(12_3)的结构相同，左齿轮箱(12-2)和右齿轮箱(12-3)以支撑环(12-1)的轴线为基准对称设置在支撑环(12-1)的内壁上，左齿轮箱(12-2)沿厚度方向上设有左锥齿轮轴孔(12-4)，左齿轮箱(12-2)的内侧端面设有左传动大齿轮轴槽(12-5)，左锥齿轮轴孔(12-4)的轴线与左传动大齿轮轴槽(12-5)的轴线平行且在同一水平线上设置，左锥齿轮轴孔(12-4)的轴线与支撑环(12-1)的轴线垂直设置，右齿轮箱(12-3)沿厚度方向上设有与左锥齿轮轴孔(12-4)正对的右锥齿轮轴孔(12-6)，右齿轮箱(12-3)的内侧端面设有与左传动大齿轮轴槽(12-5)正对的右传动大齿轮轴槽(12-7)，支撑环(12-1)通过滚针轴承设置在支撑架(7)的内径中，左锥齿轮(13)与外圈锥齿轮(11)啮合，左锥齿轮(13)设置在左齿轮箱(12-2)的外侧，且左锥齿轮(13)上的齿轮轴穿过左锥齿轮轴孔(12-4)，左锥齿轮(13)的齿轮轴通过滚珠轴承固定在左锥齿轮轴孔(12-4)中，左传动小齿轮(15)设置在左传动大齿轮轴槽(12-5)内，且左传动小齿轮(15)通过键固定在左锥齿轮(13)的齿轮轴上，左传动大齿轮(16)与左传动小齿轮(15)哨合,且左传动大齿轮(16)的齿轮轴一端通过滚珠轴承固定在左传动大齿轮轴槽(12-5)中，左传动大齿轮(16)的齿轮轴另一端通过滚珠轴承设置在左齿轮箱盖(19)中，左齿轮箱盖(19)通过螺钉安装在左齿轮箱(12-2)上，右锥齿轮(14)与内圈锥齿轮(9)啮合，右锥齿轮(14)设置在右齿轮箱(12-3)的外侧，且右锥齿轮(14)上的齿轮轴穿过右锥齿轮轴孔(12-6)，右锥齿轮(14)的齿轮轴通过滚珠轴承固定在右锥齿轮轴孔(12-6)中，右传动小齿轮(18)设置在右传动大齿轮轴槽(12-7)内，且右传动小齿轮(18)通过键固定在右锥齿轮(14)的齿轮轴上，右传动大齿轮(17)与右传动小齿轮(18)啮合，且右传动大齿轮(17)的齿轮轴一端通过滚珠轴承固定在右传动大齿轮轴槽(12-7)中，右传动大齿轮(17)的齿轮轴另一端通过滚珠轴承设置在右齿轮箱盖(20)中，右齿轮箱盖(20)通过螺钉安装在右齿轮箱(12-3)上，上臂固定架(21)设置在左齿轮箱(12-2)与右齿轮箱(12-3)之间，上臂固定架(21)的两端分别与对应的左传动大齿轮(16)和右传动大齿轮(17)的齿轮轴固定连接。
2.根据权利要求1所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述支板(22)为扇形，且扇形的内径与支撑架(7)的内径相同。
3.根据权利要求1或2所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述支板(22)与支撑架(X)制成一体。
4.根据权利要求3所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:内圈锥齿轮(9)的外径与内圈直齿轮⑶的外径相同。
5.根据权利要求4所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:外圈锥齿轮(11)的外径与外圈直齿轮(10)的外径相同。
6.根据权利要求1、2、4或5所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述左锥齿轮轴孔(12-4)的轴线与左传动大齿轮轴槽(12-5)的轴线在同一水平线上。
7.根据权利要求6所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述右锥齿轮轴孔(12-6)的轴线与右传动大齿轮轴槽(12-7)的轴线在同一水平线上。
8.根据权利要求7所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述左齿轮箱(12-2)、右齿轮箱(12-3)和支撑环(12-1)制成一体。
9.根据权利要求8所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述上臂固定架(21)上设有长槽(21-1)。
10.根据权利要求9所述一种基于并联驱动的肩关节，其特征在于:所述上臂支撑架(12)还包括齿轮挡板(12-8)，齿轮挡板(12-8)位于上臂固定架(21)的下方且设置在内圈锥齿轮(9)和外圈锥齿轮(11)的一侧，齿轮挡板(12-8)与支撑环(12-1)制成一体。
【文档编号】F16H1/22GK104196964SQ201410377154
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月1日 优先权日:2014年8月1日
【发明者】朱延河, 陈燕燕, 张国安, 赵杰 申请人:哈尔滨工业大学