一种外骨骼机器人关节及其控制系统的制作方法

本发明属于工业机器人的技术领域，具体为一种外骨骼机器人关节及其控制系统。

背景技术：

各类机器人，尤其是外骨骼机器人的机械结构，对尺寸、重量均有较高的限制要求。对于结构较为复杂的关节部分，通常有重量轻，厚度小，结构紧凑，承载能力强等诸多要求。采用何种结构来实现机器人关节，对机器人整体性能影响很大。

需要一种轻盈的结构，完成传动。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种外骨骼机器人关节及其控制系统，结构紧凑，轻盈。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种外骨骼机器人关节，包括髋关节连接杆、大腿连接杆、小腿连接杆、连接关节和盘式电机，所述髋关节连接杆与所述大腿连接杆之间和所述大腿连接杆与所述小腿连接杆之间均通过所述关节转动连接，髋关节连接杆、大腿连接杆和小腿连接杆转动连接组成左腿和右腿，所述盘式电机安装所述连接关节上，提供动力，所述连接关节包括连接端、两个密封圈、转轴、侧板和两个滚子，所述连接端包括分别位于髋关节连接杆和小腿连接杆一端且带有阶梯的连接部、位于大腿连接杆两端的凸形被连接部，连接部和凸形被连接部通过转轴转动连接，连接部的阶梯面、凸形被连接部的凸起部分的用于实现连接的两侧面和侧板一侧的下端面上均开有相同尺寸、形状相同与滚子相匹配的滚道和密封圈凹槽，连接部的阶梯面的滚道与凸形被连接部的一侧面滚道之间装有一组滚子，凸形被连接部的另一侧面与侧板一侧的下端面的滚道间装有另外一组滚子，凸形被连接部两侧滚道外的密封圈凹槽与连接部的一个阶梯面的滚道外的密封圈凹槽和侧板一侧的下端面的滚道外的密封圈凹槽间分别装有一个密封圈。

一种外骨骼机器人关节控制系统，包括电机控制器、角度传感器、压力传感器和控制单元，所述压力传感器安装在连接关节上，所述电机控制器安装在盘式电机上，所述控制单元与所述电机控制器连接，所述压力传感器将检测的压力信息发送到所述控制单元，所述角度传感器安装在盘式电机上，将检测的传动角度发送到所述控制单元。

进一步的，滚子为球体、圆柱体或圆锥体；两组滚子材料为钢材或硬质合金。

本发明的有益效果是：

结构简单，使用方便，成本低，帮助人们完成重体力劳动。

附图说明

图1为本发明示意图。

图2为本发明连接关节示意图。

其中：1-髋关节连接杆，2-大腿连接杆，3-小腿连接杆，4-连接关节，5-盘式电机，40-密封圈，41-侧板，42-转轴，43-滚子，44-连接部，45-凸形被连接部。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

如附图所示，一种外骨骼机器人关节，包括髋关节连接杆1、大腿连接杆2、小腿连接杆3、连接关节4和盘式电机5，髋关节连接杆1与大腿连接杆2之间和大腿连接杆2与小腿连接杆1之间均通过连接关节3转动连接，髋关节连接杆1、大腿连接杆2和小腿连接杆3转动连接组成左腿和右腿，盘式电机5安装连接关节4上，提供动力，连接关节4包括连接端、两个密封圈40、侧板41、转轴42和两个滚子43，连接端包括分别位于髋关节连接杆1和小腿连接杆2一端且带有阶梯的连接部44、位于大腿连接杆2两端的凸形被连接部45，连接部44和凸形被连接部45通过转轴42转动连接，连接部44的阶梯面、凸形被连接部45的凸起部分的用于实现连接的两侧面和侧板41一侧的下端面上均开有相同尺寸、形状相同与滚子43相匹配的滚道和密封圈凹槽，连接部44的阶梯面的滚道与凸形被连接部45的一侧面滚道之间装有一组滚子43，凸形被连接部45的另一侧面与侧板41一侧的下端面的滚道间装有另外一组滚子43，凸形被连接部45两侧滚道外的密封圈凹槽与连接部44的一个阶梯面的滚道外的密封圈凹槽和侧板41一侧的下端面的滚道外的密封圈凹槽间分别装有一个密封圈40，滚子43为球体、圆柱体或圆锥体；两组滚子43材料为钢材或硬质合金。

一种外骨骼机器人关节控制系统，包括电机控制器、角度传感器、压力传感器和控制单元，压力传感器安装在连接关节上，电机控制器安装在盘式电机上，控制单元与电机控制器连接，压力传感器将检测的压力信息发送到控制单元，角度传感器安装在盘式电机上，将检测的传动角度发送到控制单元。

本机器人控制方法如下：

a、判断实时采集两腿的压力传感器的数值是否都大于设定的阈值，若是则执行下一步骤，否则等待右腿着地，直到两侧压力传感器的数值均大于设定的阈值；

b、控制左腿的盘式电机正向转动，抬起左腿，同时判断左腿的角度传感器是否达到预设值，若是则执行下一步骤，否则盘式电机驱动继续抬起左腿，直到左腿角度传感器达到预设值；

c、左腿盘式电机快速反向转动，左腿自由放下；

d、判断实时采集的两腿的压力传感器的数值是否都大于设定的阈值，若是则执行下一步骤，否则等待左腿着地，直到两腿的压力传感器的数值均大于设定的阈值；

e、控制右腿的盘式电机5正向转动，帮助抬起右腿，同时判断右腿角度传感器是否达到预设值，若是则执行下一步骤，否则右腿盘式电机驱动单向轴承继续抬起右腿，直到右腿角度传感器达到预设值；

f、控制右腿单向轴承锁住，右腿盘式电机5快速反向转动，右腿自由放下，并返回步骤a。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定,任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种外骨骼机器人关节，包括髋关节连接杆、大腿连接杆、小腿连接杆、连接关节和盘式电机，所述髋关节连接杆与所述大腿连接杆之间和所述大腿连接杆与所述小腿连接杆之间均通过所述关节转动连接，髋关节连接杆、大腿连接杆和小腿连接杆转动连接组成左腿和右腿，所述盘式电机安装所述连接关节上，提供动力，所述连接关节包括连接端、两个密封圈、转轴、侧板和两个滚子，本发明，结构简单，使用方便，成本低，帮助人们完成重体力劳动。

技术研发人员：杨昊;张帆;计勇;张倩倩
受保护的技术使用者：安徽新华学院
技术研发日：2017.07.21
技术公布日：2017.10.03