本發(fā)明屬于工業(yè)機器人的技術領域，具體為一種外骨骼機器人關節(jié)及其控制系統(tǒng)。

背景技術：

各類機器人，尤其是外骨骼機器人的機械結構，對尺寸、重量均有較高的限制要求。對于結構較為復雜的關節(jié)部分，通常有重量輕，厚度小，結構緊湊，承載能力強等諸多要求。采用何種結構來實現(xiàn)機器人關節(jié)，對機器人整體性能影響很大。

需要一種輕盈的結構，完成傳動。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種外骨骼機器人關節(jié)及其控制系統(tǒng)，結構緊湊，輕盈。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種外骨骼機器人關節(jié)，包括髖關節(jié)連接桿、大腿連接桿、小腿連接桿、連接關節(jié)和盤式電機，所述髖關節(jié)連接桿與所述大腿連接桿之間和所述大腿連接桿與所述小腿連接桿之間均通過所述關節(jié)轉動連接，髖關節(jié)連接桿、大腿連接桿和小腿連接桿轉動連接組成左腿和右腿，所述盤式電機安裝所述連接關節(jié)上，提供動力，所述連接關節(jié)包括連接端、兩個密封圈、轉軸、側板和兩個滾子，所述連接端包括分別位于髖關節(jié)連接桿和小腿連接桿一端且?guī)в须A梯的連接部、位于大腿連接桿兩端的凸形被連接部，連接部和凸形被連接部通過轉軸轉動連接，連接部的階梯面、凸形被連接部的凸起部分的用于實現(xiàn)連接的兩側面和側板一側的下端面上均開有相同尺寸、形狀相同與滾子相匹配的滾道和密封圈凹槽，連接部的階梯面的滾道與凸形被連接部的一側面滾道之間裝有一組滾子，凸形被連接部的另一側面與側板一側的下端面的滾道間裝有另外一組滾子，凸形被連接部兩側滾道外的密封圈凹槽與連接部的一個階梯面的滾道外的密封圈凹槽和側板一側的下端面的滾道外的密封圈凹槽間分別裝有一個密封圈。

一種外骨骼機器人關節(jié)控制系統(tǒng)，包括電機控制器、角度傳感器、壓力傳感器和控制單元，所述壓力傳感器安裝在連接關節(jié)上，所述電機控制器安裝在盤式電機上，所述控制單元與所述電機控制器連接，所述壓力傳感器將檢測的壓力信息發(fā)送到所述控制單元，所述角度傳感器安裝在盤式電機上，將檢測的傳動角度發(fā)送到所述控制單元。

進一步的，滾子為球體、圓柱體或圓錐體；兩組滾子材料為鋼材或硬質合金。

本發(fā)明的有益效果是：

結構簡單，使用方便，成本低，幫助人們完成重體力勞動。

附圖說明

圖1為本發(fā)明示意圖。

圖2為本發(fā)明連接關節(jié)示意圖。

其中：1-髖關節(jié)連接桿，2-大腿連接桿，3-小腿連接桿，4-連接關節(jié)，5-盤式電機，40-密封圈，41-側板，42-轉軸，43-滾子，44-連接部，45-凸形被連接部。

具體實施方式

以下結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權利要求限定和覆蓋的多種不同方式實施。

如附圖所示，一種外骨骼機器人關節(jié)，包括髖關節(jié)連接桿1、大腿連接桿2、小腿連接桿3、連接關節(jié)4和盤式電機5，髖關節(jié)連接桿1與大腿連接桿2之間和大腿連接桿2與小腿連接桿1之間均通過連接關節(jié)3轉動連接，髖關節(jié)連接桿1、大腿連接桿2和小腿連接桿3轉動連接組成左腿和右腿，盤式電機5安裝連接關節(jié)4上，提供動力，連接關節(jié)4包括連接端、兩個密封圈40、側板41、轉軸42和兩個滾子43，連接端包括分別位于髖關節(jié)連接桿1和小腿連接桿2一端且?guī)в须A梯的連接部44、位于大腿連接桿2兩端的凸形被連接部45，連接部44和凸形被連接部45通過轉軸42轉動連接，連接部44的階梯面、凸形被連接部45的凸起部分的用于實現(xiàn)連接的兩側面和側板41一側的下端面上均開有相同尺寸、形狀相同與滾子43相匹配的滾道和密封圈凹槽，連接部44的階梯面的滾道與凸形被連接部45的一側面滾道之間裝有一組滾子43，凸形被連接部45的另一側面與側板41一側的下端面的滾道間裝有另外一組滾子43，凸形被連接部45兩側滾道外的密封圈凹槽與連接部44的一個階梯面的滾道外的密封圈凹槽和側板41一側的下端面的滾道外的密封圈凹槽間分別裝有一個密封圈40，滾子43為球體、圓柱體或圓錐體；兩組滾子43材料為鋼材或硬質合金。

一種外骨骼機器人關節(jié)控制系統(tǒng)，包括電機控制器、角度傳感器、壓力傳感器和控制單元，壓力傳感器安裝在連接關節(jié)上，電機控制器安裝在盤式電機上，控制單元與電機控制器連接，壓力傳感器將檢測的壓力信息發(fā)送到控制單元，角度傳感器安裝在盤式電機上，將檢測的傳動角度發(fā)送到控制單元。

本機器人控制方法如下：

a、判斷實時采集兩腿的壓力傳感器的數(shù)值是否都大于設定的閾值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則等待右腿著地，直到兩側壓力傳感器的數(shù)值均大于設定的閾值；

b、控制左腿的盤式電機正向轉動，抬起左腿，同時判斷左腿的角度傳感器是否達到預設值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則盤式電機驅動繼續(xù)抬起左腿，直到左腿角度傳感器達到預設值；

c、左腿盤式電機快速反向轉動，左腿自由放下；

d、判斷實時采集的兩腿的壓力傳感器的數(shù)值是否都大于設定的閾值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則等待左腿著地，直到兩腿的壓力傳感器的數(shù)值均大于設定的閾值；

e、控制右腿的盤式電機5正向轉動，幫助抬起右腿，同時判斷右腿角度傳感器是否達到預設值，若是則執(zhí)行下一步驟，否則右腿盤式電機驅動單向軸承繼續(xù)抬起右腿，直到右腿角度傳感器達到預設值；

f、控制右腿單向軸承鎖住，右腿盤式電機5快速反向轉動，右腿自由放下，并返回步驟a。

以上所述的本發(fā)明實施方式，并不構成對本發(fā)明保護范圍的限定,任何在本發(fā)明的精神和原則之內所作的修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的權利要求保護范圍之內。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明公開了一種外骨骼機器人關節(jié)，包括髖關節(jié)連接桿、大腿連接桿、小腿連接桿、連接關節(jié)和盤式電機，所述髖關節(jié)連接桿與所述大腿連接桿之間和所述大腿連接桿與所述小腿連接桿之間均通過所述關節(jié)轉動連接，髖關節(jié)連接桿、大腿連接桿和小腿連接桿轉動連接組成左腿和右腿，所述盤式電機安裝所述連接關節(jié)上，提供動力，所述連接關節(jié)包括連接端、兩個密封圈、轉軸、側板和兩個滾子，本發(fā)明，結構簡單，使用方便，成本低，幫助人們完成重體力勞動。

技術研發(fā)人員：楊昊;張帆;計勇;張倩倩
受保護的技術使用者：安徽新華學院
技術研發(fā)日：2017.07.21
技術公布日：2017.10.03