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原文传递基于差动轮系的三自由度腿部关节及方法

专利名称：	基于差动轮系的三自由度腿部关节及方法
摘要：	本发明公开了一种基于差动轮系的三自由度腿部关节及方法，腿部关节包括支架、第一至第三驱动电机、第一至第二传动齿轮、第一至第三锥传动齿轮、回旋架、近端驱动腿和远端驱动腿。本发明所涉及的三自由度腿部关节，采用差动轮系来实现驱动腿机构滚转与俯仰，并采用转动副实现远端驱动腿与近端驱动腿的相对回转。本发明所涉及的三电机驱动，基于差动轮系的腿部关节，具有体积小、驱动机构紧凑，减小转动惯量的优势，能够用于小型足式机器人上作为驱动关节。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京航空航天大学
发明人：	王伟;吉爱红;沈欢;张曦元;李倩;秦国栋;袁吉伟
专利状态：	有效
申请日期：	2019-04-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-08-06T00:00:00+0800
申请号：	CN201910343357.2
公开号：	CN110091935A
代理机构：	江苏圣典律师事务所
代理人：	贺翔
分类号：	B62D57/032(2006.01);B;B62;B62D;B62D57
申请人地址：	210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号
主权项：	1.基于差动轮系的三自由度腿部关节，其特征在于，包括支架、第一至第三驱动电机、第一至第二传动齿轮、第一至第三锥传动齿轮、回旋架、近端驱动腿和远端驱动腿；所述支架包括第一固定板、第二固定板、前安装板、中安装板和若干固定支柱；其中，所述第一固定板、第二固定板平行设置；所述若干固定支柱均设置在第一固定板、第二固定板之间，两端分别和第一固定板、第二固定板垂直固连；所述前安装板、中安装板均呈矩形，两侧均分别和第一固定板、第二固定板垂直固连；所述前安装板设置在第一固定板、第二固定板的一侧，中安装板设置在第一固定板、第二固定板的中部，前安装板和中安装板平行设置；所述前安装板上设有第一通孔和供所述第二传动齿轮转轴穿过的第二通孔，所述中安装板上设有供所述第一驱动电机输出轴穿过的第三通孔；所述回旋架呈U型，包含第一侧板、第二侧板和底板，所述第一侧板、第二侧板均和所述底板垂直固连，所述第一侧板上设有供所述第一锥传动齿轮转轴穿过的第四通孔，第二侧板上设有供所述第二锥传动齿轮转轴穿过的第五通孔，底板上设有供所述第三锥传动齿轮转轴穿过的第六通孔；所述第一传动齿轮、第二传动齿轮均设置在前安装板外侧，其转轴分别穿过所述第一通孔、第二通孔且通过轴承和所述前安装板相连；所述第一至第三锥传动齿轮均设置在所述回旋架内，其中，所述第一锥传动齿轮的转轴穿过所述第四通孔且通过轴承和所述第一侧板相连；所述第二锥传动齿轮的转轴穿过所述第五通孔且通过轴承和所述第二侧板相连；所述第三锥传动齿轮的转轴穿过所述第六通孔且通过轴承和所述底板相连；所述第一锥传动齿轮、第二锥传动齿轮均和所述第三锥传动齿轮啮合，且第一至第三锥传动齿轮的齿数相同；所述回旋架设置在第一固定板、第二固定板、前安装板、中安装板围成的空间内；所述第一驱动电机固定在所述中安装板上，其输出轴穿过所述第三通孔和所述第二锥传动齿轮伸出第二侧板的转轴同轴固连；所述第二传动齿轮的转轴穿过所述第二通孔后和所述第一锥传动齿轮伸出第一侧板的转轴同轴固连；所述第二驱动电机固定在所述前安装板上，其输出端和所述第一传动齿轮的转轴同轴固连；所述第一固定板、第二固定板上均设有用于供所述回旋架转动的缺口；所述近端驱动腿一端和所述第三锥传动齿轮的伸出底板的转轴同轴固连；所述第三驱动电机固定在所述近端驱动腿的另一端，其输出轴和所述远端驱动腿的一端垂直固连，用于驱动所述远端驱动腿相对于近端驱动腿旋转。 2.根据权利要求1所述的基于差动轮系的三自由度腿部关节，其特征在于，还包含第一至第三连接模块；所述第一至第三连接模块包含磁座安装板和固定在磁座安装板上的磁座；所述第一连接模块设置在第一固定板、第二固定板远离前安装板的一侧；所述第二连接模块、第三连接模块均设置在所述第一固定板、第二固定板的上侧；所述第一至第三连接模块的磁座安装板均和第一侧板、第二侧板垂直固连；所述第一至第三连接模块的磁座均设置在其磁座安装板的外侧。 3.基于权利要求1所述的基于差动轮系的三自由度腿部关节的驱动方法，其特征在于，包含以下步骤：第一驱动电机能够带动第二锥传动齿轮转动，第二驱动电机通过第一传动齿轮与第二传动齿轮构成的直齿轮副能够带动第一锥传动齿轮转动，第三锥传动齿轮作为差动轮系的行星轮，能够同时在第一锥传动齿轮和第二锥传动齿轮轮齿上滚动；如果需要驱动腿部关节滚转：控制第一驱动电机、第二驱动电机工作，使得第二锥传动齿轮和第一锥传动齿轮转速相等、方向相反；如果需要驱动腿部关节俯仰：控制第一驱动电机、第二驱动电机工作，使得第二锥传动齿轮和第一锥传动齿轮转速相等、方向相同；如果需要驱动腿部关节屈伸：控制第三驱动电机工作，带动近端驱动腿和远端驱动腿相互转动。
所属类别：	发明专利