申请/专利权人：中国科学院深圳先进技术研究院

申请日：2018-12-17

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109591001B

主分类号：B25J9/10

分类号：B25J9/10;B25J9/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.05.03#实质审查的生效;2019.04.09#公开

摘要：本申请公开了一种传动装置。该传动装置包括电磁离合器、绕线盘和衔铁，绕线盘连接有鲍登线，鲍登线用于传递动力；衔铁与绕线盘固定连接，且与电磁离合器间隔对应设置，用于在电磁离合器得电时与电磁离合器吸合，进而带动绕线盘转动，以驱动鲍登线传递动力。通过衔铁与绕线盘固定连接，控制电磁离合器的得电或掉电，以控制绕线盘的转动，且绕线盘还连接有鲍登线，本申请能够减轻传动装置的重量、输出动力的及时性及避免对使用者带来机械阻力。

主权项：1.一种传动装置，其特征在于，包括：电磁离合器；绕线盘，连接有鲍登线，所述鲍登线用于传递动力；衔铁，与所述绕线盘固定连接，且与所述电磁离合器间隔对应设置，用于在所述电磁离合器得电时与所述电磁离合器吸合，进而带动所述绕线盘转动，以驱动所述鲍登线传递动力；弹性件，所述弹性件与所述绕线盘连接，所述电磁离合器失电时，所述电磁离合器的带盘与所述衔铁分离，所述绕线盘通过所述弹性件复位；所述弹性件为扭簧；转轴，所述转轴与所述电磁离合器的带盘连接，用于接收动力驱动所述电磁离合器的带盘转动。

全文数据：传动装置技术领域本申请涉及辅助机器人技术领域，特别是涉及一种传动装置。背景技术随着技术的快速发展，康复领域、工业领域对人机协作的穿戴式设备需求逐渐变大，外骨骼机器人在特别是一些重劳力工作行业，以及医疗康复领域应用越来越多。外骨骼机器人通过对关节施加扭矩，从而对人体行动提供辅助，因此外骨骼的性能主要体现于其关节助力的部分，而外骨骼机器人作为穿戴式设备对关节助力时必须做到轻便、快速响应、有足够扭矩等几个特点。由于对助力外骨骼机器人的功能要求较高，几乎所有的助力外骨骼机器人产品都采用刚性连接，并为每个关节配备一套驱动系统。这样的设计使得外骨骼的重量大大提高，穿戴的舒适性和实际助力性能都大打折扣。在外骨骼上应用液压气压驱动装置本身就有很大的重量，即使使用电机，每个关节一套驱动系统重量成本也很高。另外电机的启停及正反转期间消耗的时间长，导致难以跟上穿戴者的正常行动速度也是影响使用的一大问题。再者，既存的方案在不需要助力的时候穿戴者往往需要克服机械上的一些阻力，例如电机驱动下，如果想自由运动，必须克服减速比及电机的机械阻力，不能达到完全的“自由”状态。现有方案在不提供助力时对穿戴者的行动会产生一定限制。发明内容本申请提供一种传动装置，以至少解决上述所提到的部分问题。为解决上述技术问题，本申请采用的一个技术方案是：提供一种传动装置。该传动装置包括电磁离合器、绕线盘和衔铁，绕线盘连接有鲍登线，鲍登线用于传递动力；衔铁与绕线盘固定连接，且与电磁离合器间隔对应设置，用于在电磁离合器得电时与电磁离合器吸合，进而带动绕线盘转动，以驱动鲍登线传递动力。根据本申请一具体实施例，所述传动装置还包括弹性件，所述弹性件与所述绕线盘连接，所述电磁离合器失电时，所述电磁离合器的带盘与所述衔铁分离，所述绕线盘通过所述弹性件复位。根据本申请一具体实施例，所述弹性件为扭簧。根据本申请一具体实施例，所述传动装置还包括转轴，所述转轴与所述电磁离合器的带盘连接，用于接收动力驱动所述电磁离合器的带盘转动。根据本申请一具体实施例，所述传动装置还包括套筒，所述套筒套设于所述转轴上，且所述绕线盘与所述套筒滑动连接，所述绕线盘沿所述套筒随所述衔铁被所述电磁离合器吸合，或所述绕线盘沿所述套筒复位。根据本申请一具体实施例，所述传动装置还包括第一摩擦片和第二摩擦片，所述第一摩擦片固定连接于所述电磁离合器的带盘上且朝向所述绕线盘的一侧，所述第二摩擦片对应地固定连接于所述衔铁上，进而所述第二摩擦片可随所述衔铁被吸合时与所述第一摩擦片接触。根据本申请一具体实施例，所述传动装置包括多个所述电磁离合器及与多个所述电磁离合器一一对应的多个所述绕线盘、多个所述衔铁，多个所述电磁离合器被同一电机所驱动，多个所述绕线盘受控被选择性地驱动转动。根据本申请一具体实施例，所述电机上设置有第一齿轮，多个所述电磁离合器上对应设置有多个第二齿轮，所述第一齿轮与多个所述第二齿轮相啮合，进而所述电机同时驱动多个所述电磁离合器的带盘转动。根据本申请一具体实施例，所述传动装置还包括减速器，所述减速器与所述电机转轴连接，所述减速器输出的动力驱动多个所述电磁离合器的带盘转动。根据本申请一具体实施例，所述减速器为谐波减速器。本申请的有益效果是：区别于现有技术的情况，本申请公开了一种传动装置。通过将衔铁与绕线盘固定连接，并控制电磁离合器的得电或掉电，以吸合或松开衔铁，进而控制绕线盘的转动，绕线盘还连接有鲍登线，绕线盘转动驱动鲍登线收紧以传递动力，且电磁离合器的带盘可时刻保持转动，进而可节省带盘随动力源频繁启停及正反转转换而消耗的时间，保证传动装置动力输出的及时性，以及采用鲍登线传递动力有效地减轻了整个传动装置的重量，且鲍登线为柔性传动，在鲍登线不传递动力时，鲍登线可处于松弛状态，相对刚性传动而言，避免了对使用者带来机械阻力。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：图1是本申请提供的传动装置一实施例的结构示意图；图2是图1传动装置的爆炸结构示意图；图3是本申请提供的传动装置另一实施例的结构示意图；图4是图3传动装置中第一齿轮和第一齿轮的装配结构示意图。具体实施方式下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请实施例中的术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。参阅图1，图1是本申请提供的传动装置一实施例的结构示意图。结合参阅图1、图2，该传动装置100包括电磁离合器10、绕线盘20和衔铁30，电磁离合器10、衔铁30和绕线盘20在空间上依次层叠设置，其中衔铁30与绕线盘20固定连接，且与电磁离合器10间隔对应设置，绕线盘20上连接有鲍登线22，鲍登线22用于传递动力。进一步地，衔铁30上设有对位柱32，绕线盘20设有对应的对位孔，以便于衔铁30与绕线盘20对位连接。在电磁离合器10得电时，电磁离合器10内的磁线圈产生磁力，衔铁30在磁力的作用下克服其与电磁离合器10的间隔空间，而被电磁离合器10吸合并接触，衔铁30相对电磁离合器10保持固定并随电磁离合器10上的带盘转动，进而带动绕线盘20随电磁离合器10上的带盘转动，以驱动鲍登线22收紧而输出动力。进一步地，传动装置100还包括弹性件40，弹性件40与绕线盘20连接，电磁离合器10失电时与衔铁30分离，绕线盘20通过弹性件40复位。即电磁离合器10得电时，弹性件40随绕线盘20移动和转动，进而弹性件40因发生弹性形变而储能；电磁离合器10失电时，其对衔铁的磁力消失，使得弹性件40的受限条件被解除，弹性件40储存的能量被释放，弹性件40回复到初始状态，并带动衔铁30与电磁离合器10分离及绕线盘20复位。因而在电磁离合器10上的转子时刻保持转动下，通过控制吸合或分离衔铁30，以控制绕线盘20转动或止动，并在绕线盘20上连接弹性件，使得衔铁30与电磁离合器10分离时绕线盘20回复原位。在绕线盘20的转动下，鲍登线22收紧而输出动力；绕线盘20回复原位时，鲍登线22松弛而停止输出动力。鲍登线22为柔软材质制成，例如塑胶，其本身质量轻、弹性低，一方面有利于减轻传动装置100的整体重量，另一方面还具有丰富的设置方式与执行机构连接，如经过多个滚轮变向与执行机构连接。进一步地，绕线盘20上还可设置多条鲍登线22。例如，沿绕线盘20顺时针及逆时针方向分别连接一条鲍登线22，绕线盘20随电磁离合器10的带盘转动时，正向鲍登线22收紧输出动力，而反向鲍登线22松弛，同时弹性件40储能；在离合器电磁10失电后，弹性件40带动绕线盘20反向转动，反向鲍登线22被张紧输出动力。例如，绕线盘20上设有多条绕线槽21，每一条绕线槽21对应一条鲍登线22，以隔离各鲍登线22缠绕于一处。结合参阅图1至图3，具体地，传动装置100还包括机架50、转轴41和套筒43，机架50包括上端盖52、下端盖54和连接上端盖52、下端盖54的支撑柱53，电磁离合器10的端盖与上端盖52连接，例如螺接、点焊等，转轴41与电磁离合器10的带盘固定连接且与上端盖52转动连接，套筒43套设于转轴41的自由端且与下端盖54固定连接，转轴41可相对套筒43转动，且套筒43与电磁离合器10之间具有预设间距，绕线盘20及衔铁30均套设于套筒43上且与套筒43滑动连接，绕线盘20沿套筒43随衔铁30被电磁离合器10吸合，或绕线盘20沿套筒43复位。衔铁30被电磁离合器10吸合时，绕线盘20仍套设于套筒43上。在本实施例中，弹性件40为扭簧，其套设于套筒43的外周，且一端与绕线盘20固定连接，另一端与下端盖54固定连接。转轴41与电磁离合器10的带盘连接，用于接收动力驱动电磁离合器10的带盘转动，进而在绕线盘20随衔铁30被吸合时，驱动绕线盘20转动。电磁离合器10掉电后，弹性件40拉动绕线盘20、衔铁30与电磁离合器10分离，并带动绕线盘20反向转动回复原位。进一步地，传动装置100还包括第一摩擦片45和第二摩擦片46，第一摩擦片45固定连接于电磁离合器10的带盘上且朝向绕线盘20的一侧，第二摩擦片46对应地固定连接于衔铁30上，进而第二摩擦片46可随衔铁30被吸合时与第一摩擦片45接触，以带盘与衔铁30之间的摩擦力，保证绕线盘20被吸合后相对电磁离合器10的带盘固定。参阅图3，在另一实施例中，传动装置100包括多个电磁离合器10及与多个电磁离合器10一一对应的多个绕线盘20、多个衔铁30，多个电磁离合器10被同一电机60所驱动，多个绕线盘20受控被选择性地驱动转动。例如，两个电磁离合器10及与两个电磁离合器10一一对应的两个绕线盘20、两个衔铁30，两个电磁离合器10被同一电机60所驱动。例如电机60通过带传动、齿轮传动、链条传动，进而同时驱动两个转轴41转动。在其他实施例中，传动装置100还可包括3、4或5个等数目的电磁离合器10及与电磁离合器10对应数目的绕线盘20、衔铁30，本申请对此不作限制。具体地，以传动装置100包括两个电磁离合器10为例。结合参阅图3、图4，电机60上设置有第一齿轮71，多个电磁离合器10上对应设置有对多个第二齿轮72，即转轴41上固定连接有第二齿轮72，第一齿轮71与多个第二齿轮72相啮合，进而电机60同时驱动多个电磁离合器10转动。进一步地，传动装置100还包括减速器80，减速器80与电机60转轴连接，且减速器80还与第一齿轮71连接，减速器80输出的动力驱动多个电磁离合器10的带盘转动。本实施例中，减速器80为谐波减速器。在其他实施例中，减速器80还可有其他类型，如齿轮减速器、蜗轮蜗杆减速器等，本申请对此不作限制。本实施例中，第一齿轮71和第二齿轮72具有相同的规格，因而第一齿轮71和第二齿轮72之间仅有传动的功能，而不改变减速器80输出的角速度。在其他实施例中，第二齿轮72的规格尺寸还可大于第一齿轮71的规格尺寸，以增大第一齿轮71给第二齿轮72的扭矩，及减小第一齿轮71传递给第二齿轮72的角速度。或者，第二齿轮72的规格尺寸小于第一齿轮71的规格尺寸，以减小第一齿轮71给第二齿轮72的扭矩，及增大第一齿轮71传递给第二齿轮72的角速度，本申请对此不作限制。两第二齿轮72对称啮合于第一齿轮71的两侧。两第二齿轮72还可啮合于第一齿轮71其他位置，只要其余各部件保持适当距离即可，本申请对此不作限制。在该传动装置100的使用过程中，电机60时刻处于工作状态，保持向同一方向持续转动，且电机60无需频繁的启停以及正反转，以驱动电磁离合器10的带盘保持转动，且两绕线盘20上分别连有鲍登线22，该两鲍登线22还与同一执行机构连接，其中一鲍登线22用于提供执行机构的正向助力，另一鲍登线22用于提供执行机构的反向助力。或者，两绕线盘20上分别连有鲍登线22，该两鲍登线22分别与独立的两执行机构连接，电机60可同时驱动两执行机构工作。或者，两绕线盘20各自均连有两条鲍登线22，进而两绕线盘20可分别给独立的两执行机构提供正向助力和反向助力。进一步地，衔铁30处于与电磁离合器10分离的状态时，鲍登线22处于松弛状态，使得执行机构处于自由状态，而不被束缚。例如，在一种灵敏型外骨骼机器人装置中，该传动装置100用于提供外骨骼机器人关节的单向助力或双向助力。该传动装置100本身采用轻量化的设计，例如各部件均采用铝合金材质制作，鲍登线22能够灵活传递动力，且衔铁30处于与电磁离合器10分离的状态时，对穿戴外骨骼机器人的使用者无任何束缚，关节能够自由活动。区别于现有技术的情况，本申请公开了一种传动装置。通过将衔铁与绕线盘固定连接，并控制电磁离合器的得电或掉电，以吸合或松开衔铁，进而控制绕线盘的转动，绕线盘还连接有鲍登线，绕线盘转动驱动鲍登线收紧以传递动力，且电磁离合器的带盘可时刻保持转动，进而可节省带盘随动力源频繁启停及正反转转换而消耗的时间，保证传动装置动力输出的及时性，以及采用鲍登线传递动力有效地减轻了整个传动装置的重量，且鲍登线为柔性传动，在鲍登线不传递动力时，鲍登线可处于松弛状态，避免刚性传动对使用者带来的机械阻力。以上所述仅为本申请的实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

权利要求：1.一种传动装置，其特征在于，包括：电磁离合器；绕线盘，连接有鲍登线，所述鲍登线用于传递动力；衔铁，与所述绕线盘固定连接，且与所述电磁离合器间隔对应设置，用于在所述电磁离合器得电时与所述电磁离合器吸合，进而带动所述绕线盘转动，以驱动所述鲍登线传递动力。2.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置还包括弹性件，所述弹性件与所述绕线盘连接，所述电磁离合器失电时，所述电磁离合器的带盘与所述衔铁分离，所述绕线盘通过所述弹性件复位。3.根据权利要求2所述的传动装置，其特征在于，所述弹性件为扭簧。4.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置还包括转轴，所述转轴与所述电磁离合器的带盘连接，用于接收动力驱动所述电磁离合器的带盘转动。5.根据权利要求4所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置还包括套筒，所述套筒套设于所述转轴上，且所述绕线盘与所述套筒滑动连接，所述绕线盘沿所述套筒随所述衔铁被所述电磁离合器吸合，或所述绕线盘沿所述套筒复位。6.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置还包括第一摩擦片和第二摩擦片，所述第一摩擦片固定连接于所述电磁离合器的带盘上且朝向所述绕线盘的一侧，所述第二摩擦片对应地固定连接于所述衔铁上，进而所述第二摩擦片可随所述衔铁被吸合时与所述第一摩擦片接触。7.根据权利要求1所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置包括多个所述电磁离合器及与多个所述电磁离合器一一对应的多个所述绕线盘、多个所述衔铁，多个所述电磁离合器被同一电机所驱动，多个所述绕线盘受控被选择性地驱动转动。8.根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述电机上设置有第一齿轮，多个所述电磁离合器上对应设置有多个第二齿轮，所述第一齿轮与多个所述第二齿轮相啮合，进而所述电机同时驱动多个所述电磁离合器的带盘转动。9.根据权利要求7所述的传动装置，其特征在于，所述传动装置还包括减速器，所述减速器与所述电机转轴连接，所述减速器输出的动力驱动多个所述电磁离合器的带盘转动。10.根据权利要求9所述的传动装置，其特征在于，所述减速器为谐波减速器。

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