本發明涉及手控器，特別是涉及一種用于機器人手控器的雙級關節減速器。

背景技術：

1、在機器人遙控操作領域，實現操作人員的臨場感是技術發展的核心目標之一，它直接關系到遠程操作的精準度與效率。為了實現這一目標，手控器需要能夠輸出大反饋力，即，產生足夠大的關節力矩，以模擬真實環境中的操作感受。為此，手控器的設計中往往需要在關鍵關節處配備減速裝置，以增強輸出力矩并應對遠程控制作業中可能遇到的高負載需求。

2、然而，在目前常見的機器人關節減速器中，諧波減速器和旋轉矢量減速器(即rv減速器)能夠提供較大的減速比，但是其阻力過大，反向驅動性能差，在沒有力傳感器的情況下一般無法用于機器人手控器。普通的同步帶減速器相對來說阻力較小，但其減速比小，且往往體積較大，在增加了手控器負載的同時，不能有效提高關節的輸出力矩，嚴重影響了遙操作手控器的力反饋性能。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種用于機器人手控器的雙級關節減速器，以解決上述現有技術存在的問題，體積小、減速比大，且具有良好的反向驅動性能。

2、為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

3、本發明提供一種用于機器人手控器的雙級關節減速器，包括機架，以及安裝于所述機架上的驅動模塊、第一減速模塊和第二減速模塊，所述驅動模塊的輸出端連接所述第一減速模塊的輸入端，所述第一減速模塊的輸出端連接所述第二減速模塊的輸入端，所述第二減速模塊的輸出端用于動力輸出，且所述驅動模塊的輸出軸、所述第一減速模塊的輸入軸以及所述第二減速模塊的輸出軸均同軸設置，所述第一減速模塊和所述第二減速模塊中，其中一個采用同步帶減速，另一個采用鋼絲繩減速。

4、優選的，所述第一減速模塊采用所述同步帶減速，且所述第二減速模塊采用所述鋼絲繩減速。

5、優選的，所述第一減速模塊包括小帶輪、大帶輪和所述同步帶，所述小帶輪同軸連接于所述驅動模塊的輸出軸上，所述大帶輪與所述小帶輪通過所述同步帶傳動連接，且所述大帶輪與所述第二減速模塊的輸入端同軸連接。

6、優選的，所述第二減速模塊包括小繩輪、大繩輪和所述鋼絲繩，所述小繩輪與所述大帶輪同軸連接，且所述大繩輪和所述小繩輪通過所述鋼絲繩傳動連接，所述大繩輪內部中空，且所述驅動模塊同軸安裝于所述大繩輪的內部，所述驅動模塊的輸出軸能夠伸出所述大繩輪并與所述小帶輪同軸連接。

7、優選的，所述第一減速模塊還包括若干個張緊輪，各所述張緊輪均位于所述同步帶的外側，且所述張緊輪用于對所述同步帶進行張緊；所述第二減速模塊還包括一一對應的多個張緊螺栓和多個調節螺柱，各所述鋼絲繩的一端分別連接一個所述調節螺柱，所述張緊螺栓的一端擰入所述調節螺柱的內部，所述張緊螺栓的另一端固定在所述大繩輪上，調節所述張緊螺栓與所述調節螺柱之間的連接位置時，能夠對所述鋼絲繩的張緊程度進行調節。

8、優選的，所述大繩輪的兩側各安裝有一端蓋，所述端蓋的中部預留孔洞，且其中一側的所述端蓋形成所述驅動模塊的安裝平面。

9、優選的，所述驅動模塊的輸出軸、所述小繩輪的軸和所述大帶輪的軸均采用懸臂式布置，且所述小繩輪和所述大帶輪之間通過螺栓連接；所述小帶輪和所述大帶輪均位于所述機架的外部，所述機架的兩側分別通過左端蓋和右端蓋封裝，且所述小帶輪和所述大帶輪位于所述右端蓋內，所述左端蓋的一端設有走線孔，所述走線孔用于所述驅動模塊的導線穿過。

10、優選的，所述小帶輪的至少一側安裝有小擋邊，所述大帶輪的至少一側安裝有大擋邊，所述小擋邊和所述大擋邊均用于阻止所述同步帶脫出。

11、優選的，所述機架上和所述第二減速模塊的輸出端均設有多個模塊接口，所述模塊接口用于實現向外的動力輸出，所述模塊接口還用于作為備用接口連接外接設備。

12、優選的，所述驅動模塊為驅動電機，且所述驅動電機為直流無刷伺服電機。

13、本發明相對于現有技術取得了以下技術效果：

14、本發明提供的用于機器人手控器的雙級關節減速器，驅動模塊的輸出端連接第一減速模塊的輸入端，第一減速模塊的輸出端連接第二減速模塊的輸入端，第二減速模塊的輸出端用于動力輸出，進而通過第一減速模塊和第二減速模塊的配合實現兩級減速，驅動模塊的輸出軸、第一減速模塊的輸入軸以及第二減速模塊的輸出軸均同軸設置，優化了結構空間布局，這種設計在滿足關節力矩輸出的前提下，還顯著減小了用于機器人手控器的雙級關節減速器的整體體積，提升了手控器結構的緊湊性；第一減速模塊和第二減速模塊中，其中一個采用同步帶減速，另一個采用鋼絲繩減速，相較于傳統的齒輪傳動來說，此種雙級復合傳動方式不僅避免了齒輪傳動中固有的回差問題，還有效降低了傳動過程中的摩擦力，增強了用于機器人手控器的雙級關節減速器的反向驅動性能，使手控器的操控更加順暢，同時，雙級減速設計還增大了傳動比，從而實現更高的關節力矩輸出，以滿足機器人遙操作控制的需求。

技術特征：

1.一種用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：包括機架，以及安裝于所述機架上的驅動模塊、第一減速模塊和第二減速模塊，所述驅動模塊的輸出端連接所述第一減速模塊的輸入端，所述第一減速模塊的輸出端連接所述第二減速模塊的輸入端，所述第二減速模塊的輸出端用于動力輸出，且所述驅動模塊的輸出軸、所述第一減速模塊的輸入軸以及所述第二減速模塊的輸出軸均同軸設置，所述第一減速模塊和所述第二減速模塊中，其中一個采用同步帶減速，另一個采用鋼絲繩減速。

2.根據權利要求1所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述第一減速模塊采用所述同步帶減速，且所述第二減速模塊采用所述鋼絲繩減速。

3.根據權利要求2所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述第一減速模塊包括小帶輪、大帶輪和所述同步帶，所述小帶輪同軸連接于所述驅動模塊的輸出軸上，所述大帶輪與所述小帶輪通過所述同步帶傳動連接，且所述大帶輪與所述第二減速模塊的輸入端同軸連接。

4.根據權利要求3所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述第二減速模塊包括小繩輪、大繩輪和所述鋼絲繩，所述小繩輪與所述大帶輪同軸連接，且所述大繩輪和所述小繩輪通過所述鋼絲繩傳動連接，所述大繩輪內部中空，且所述驅動模塊同軸安裝于所述大繩輪的內部，所述驅動模塊的輸出軸能夠伸出所述大繩輪并與所述小帶輪同軸連接。

5.根據權利要求4所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述第一減速模塊還包括若干個張緊輪，各所述張緊輪均位于所述同步帶的外側，且所述張緊輪用于對所述同步帶進行張緊；所述第二減速模塊還包括一一對應的多個張緊螺栓和多個調節螺柱，各所述鋼絲繩的一端分別連接一個所述調節螺柱，所述張緊螺栓的一端擰入所述調節螺柱的內部，所述張緊螺栓的另一端固定在所述大繩輪上，調節所述張緊螺栓與所述調節螺柱之間的連接位置時，能夠對所述鋼絲繩的張緊程度進行調節。

6.根據權利要求4所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述大繩輪的兩側各安裝有一端蓋，所述端蓋的中部預留孔洞，且其中一側的所述端蓋形成所述驅動模塊的安裝平面。

7.根據權利要求4所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述驅動模塊的輸出軸、所述小繩輪的軸和所述大帶輪的軸均采用懸臂式布置，且所述小繩輪和所述大帶輪之間通過螺栓連接；所述小帶輪和所述大帶輪均位于所述機架的外部，所述機架的兩側分別通過左端蓋和右端蓋封裝，且所述小帶輪和所述大帶輪位于所述右端蓋內，所述左端蓋的一端設有走線孔，所述走線孔用于所述驅動模塊的導線穿過。

8.根據權利要求7所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述小帶輪的至少一側安裝有小擋邊，所述大帶輪的至少一側安裝有大擋邊，所述小擋邊和所述大擋邊均用于阻止所述同步帶脫出。

9.根據權利要求1所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述機架上和所述第二減速模塊的輸出端均設有多個模塊接口，所述模塊接口用于實現向外的動力輸出，所述模塊接口還用于作為備用接口連接外接設備。

10.根據權利要求1所述的用于機器人手控器的雙級關節減速器，其特征在于：所述驅動模塊為驅動電機，且所述驅動電機為直流無刷伺服電機。

技術總結
本發明公開了一種用于機器人手控器的雙級關節減速器，涉及手控器技術領域，包括機架，以及安裝于機架上的驅動模塊、第一減速模塊和第二減速模塊，驅動模塊的輸出端連接第一減速模塊的輸入端，第一減速模塊的輸出端連接第二減速模塊的輸入端，第二減速模塊的輸出端用于動力輸出，且驅動模塊的輸出軸、第一減速模塊的輸入軸以及第二減速模塊的輸出軸均同軸設置，第一減速模塊和第二減速模塊中，其中一個采用同步帶減速，另一個采用鋼絲繩減速。本發明體積小、減速比大，且具有良好的反向驅動性能。

技術研發人員：劉冠陽,牛元楨,安錦濤,馬動濤,邱新安
受保護的技術使用者：北京航空航天大學
技術研發日：
技術公布日：2025/4/24