本技術(shù)屬于關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，更具體地說，是涉及一種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

1、拮抗驅(qū)動(dòng)方式在關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)中普遍存在，具有零機(jī)械間隙、變剛度控制、抗沖擊性強(qiáng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。拮抗驅(qū)動(dòng)的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置通常涉及兩個(gè)或以上驅(qū)動(dòng)器。例如，應(yīng)用在手指、手臂等關(guān)節(jié)上的拮抗驅(qū)動(dòng)方式，主要由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器通過傳動(dòng)腱來驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)的正反運(yùn)動(dòng)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器可提供單個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)力。

2、其中一些利用拮抗驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人關(guān)節(jié)，正反運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方向的驅(qū)動(dòng)力相對(duì)較為對(duì)稱，比如具有左右擺動(dòng)自由度的手腕關(guān)節(jié),我們可以稱這類關(guān)節(jié)為對(duì)稱式拮抗驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。

3、對(duì)于上述類型的關(guān)節(jié)，為滿足較大負(fù)載的要求，通常需要兩個(gè)較大功率的驅(qū)動(dòng)器。較大功率的驅(qū)動(dòng)力意味著驅(qū)動(dòng)器的體積也會(huì)較大，且通常導(dǎo)致較昂貴、需要占據(jù)更大的物理空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)實(shí)施例的目的在于提供一種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)采用的技術(shù)方案是：提供了一種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置，包括基座和轉(zhuǎn)動(dòng)端，所述轉(zhuǎn)動(dòng)端可相對(duì)于所述基座繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；所述轉(zhuǎn)動(dòng)端連接有第一傳動(dòng)腱和第二傳動(dòng)腱，所述第一傳動(dòng)腱與第一驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述第二傳動(dòng)腱與第二驅(qū)動(dòng)裝置連接；

3、所述第一傳動(dòng)腱可受所述第一驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一力矩；所述第二傳動(dòng)腱可受所述第二驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第二力矩；

4、所述轉(zhuǎn)動(dòng)端還連接有第三傳動(dòng)腱，所述第三傳動(dòng)腱與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述第三傳動(dòng)腱可受所述第二驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第三力矩；所述轉(zhuǎn)動(dòng)端還連接有第四傳動(dòng)腱，所述第四傳動(dòng)腱與所述第一驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述第四傳動(dòng)腱可受所述第一驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第四力矩。

5、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述第二驅(qū)動(dòng)裝置包括第二驅(qū)動(dòng)輪，所述第二傳動(dòng)腱、所述第三傳動(dòng)腱的一端分別固聯(lián)在所述第二驅(qū)動(dòng)輪上；所述第一驅(qū)動(dòng)裝置包括第一驅(qū)動(dòng)輪，所述第一傳動(dòng)腱、所述第四傳動(dòng)腱的一端分別固聯(lián)在第一驅(qū)動(dòng)輪上。

6、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述第二驅(qū)動(dòng)輪包括兩個(gè)腱傳動(dòng)部，所述第二傳動(dòng)腱、所述第三傳動(dòng)腱可分別繞于所述兩個(gè)腱傳動(dòng)部處；所述第一驅(qū)動(dòng)輪包括兩個(gè)腱傳動(dòng)部，所述第一傳動(dòng)腱、所述第四傳動(dòng)腱可分別繞于所述兩個(gè)腱傳動(dòng)部處。

7、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置具有拮抗工作模式；

8、在拮抗工作模式下，所述第一傳動(dòng)腱與所述第二傳動(dòng)腱處于張緊狀態(tài)，所述第一傳動(dòng)腱受所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)，所述第二傳動(dòng)腱受所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)；所述第一傳動(dòng)腱和所述第二傳動(dòng)腱組成拮抗對(duì)，分別在不同方向牽拉所述轉(zhuǎn)動(dòng)端；在拮抗工作模式下，所述第三傳動(dòng)腱和所述第四傳動(dòng)腱處于松弛狀態(tài)。

9、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置具有以下增力工作模式:

10、所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第一傳動(dòng)腱與所述第三傳動(dòng)腱處于張緊狀態(tài)，所述第一傳動(dòng)腱受所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一力矩，所述第三傳動(dòng)腱受所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第三力矩，所述第一傳動(dòng)腱和第三傳動(dòng)腱同時(shí)牽拉轉(zhuǎn)動(dòng)端使所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第二傳動(dòng)腱和所述第四傳動(dòng)腱處于松弛狀態(tài)。

11、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置還具有以下增力工作模式:

12、所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述第二傳動(dòng)腱與所述第四傳動(dòng)腱處于張緊狀態(tài)，所述第四傳動(dòng)腱受所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第四力矩，所述第二傳動(dòng)腱受所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第二力矩，所述第二傳動(dòng)腱和第四傳動(dòng)腱同時(shí)牽拉轉(zhuǎn)動(dòng)端使所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)；所述第一傳動(dòng)腱和所述第三傳動(dòng)腱處于松弛狀態(tài)。

13、本技術(shù)還提供了一種關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置包括基座和轉(zhuǎn)動(dòng)端，所述轉(zhuǎn)動(dòng)端可相對(duì)于所述基座繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)；

14、所述轉(zhuǎn)動(dòng)端連接有第一傳動(dòng)腱和第二傳動(dòng)腱，所述第一傳動(dòng)腱與第一驅(qū)動(dòng)裝置連接，所述第二傳動(dòng)腱與第二驅(qū)動(dòng)裝置連接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)端還連接有第三傳動(dòng)腱，所述第三傳動(dòng)腱與所述第二驅(qū)動(dòng)裝置連接；所述轉(zhuǎn)動(dòng)端還連接有第四傳動(dòng)腱，所述第四傳動(dòng)腱與所述第一驅(qū)動(dòng)裝置連接；通過以下方法可使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置處于拮抗工作模式：

15、使所述第一傳動(dòng)腱與所述第二傳動(dòng)腱處于張緊狀態(tài)，使所述第三傳動(dòng)腱和所述第四傳動(dòng)腱處于松弛狀態(tài)；通過所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述第一傳動(dòng)腱，使所述第一傳動(dòng)腱對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一力矩；通過所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述第二傳動(dòng)腱，使所述第二傳動(dòng)腱對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第二力矩；所述第一傳動(dòng)腱和所述第二傳動(dòng)腱組成拮抗對(duì)，分別在不同方向牽拉所述轉(zhuǎn)動(dòng)端。

16、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法包括：

17、通過調(diào)整或者預(yù)先設(shè)置，使得所述第三傳動(dòng)腱和所述第四傳動(dòng)腱在拮抗工作模式下處于松弛狀態(tài)；通過調(diào)整或者預(yù)先設(shè)置，使得所述第一傳動(dòng)腱和所述第二傳動(dòng)腱在拮抗工作模式下處于張緊狀態(tài)。

18、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法還包括，通過以下方法可使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置處于朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的增力工作模式：

19、使所述第一傳動(dòng)腱與所述第三傳動(dòng)腱處于張緊狀態(tài)，使所述第二傳動(dòng)腱和所述第四傳動(dòng)腱處于松弛狀態(tài)；通過所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述第一傳動(dòng)腱，使所述第一傳動(dòng)腱對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第一力矩；通過所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述第三傳動(dòng)腱，使所述第三傳動(dòng)腱對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第三力矩；所述第一傳動(dòng)腱和所述第三傳動(dòng)腱同時(shí)牽拉所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置處于增力工作模式。

20、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法還包括，通過以下方法可使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置處于朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的增力工作模式：

21、使所述第二傳動(dòng)腱與所述第四傳動(dòng)腱處于張緊狀態(tài)，使所述第一傳動(dòng)腱和所述第三傳動(dòng)腱處于松弛狀態(tài)；通過所述第一驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述第四傳動(dòng)腱，使所述第四傳動(dòng)腱對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第四力矩；通過所述第二驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)所述第二傳動(dòng)腱，使所述第二傳動(dòng)腱對(duì)所述轉(zhuǎn)動(dòng)端產(chǎn)生朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)的第二力矩；所述第二傳動(dòng)腱與所述第四傳動(dòng)腱同時(shí)牽拉所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置處于增力工作模式。

22、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法包括：

23、使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的常態(tài)工作模式為拮抗工作模式；

24、當(dāng)需要增力時(shí)，控制關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的工作模式由拮抗工作模式轉(zhuǎn)換為增力工作模式。

25、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法包括：

26、所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過控制所述第二驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置由拮抗工作模式轉(zhuǎn)換為增力工作模式，或者，使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置由增力工作模式轉(zhuǎn)換為拮抗工作模式。

27、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法包括以下任意一種：

28、當(dāng)拮抗工作模式下所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，需要增力時(shí)，通過控制第二驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述第二傳動(dòng)腱由張緊狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸松弛而脫離拮抗?fàn)顟B(tài)，并使所述第三傳動(dòng)腱由松弛狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸張緊，直到所述第三傳動(dòng)腱張緊出現(xiàn)張力，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的工作模式由拮抗工作模式轉(zhuǎn)換為增力工作模式；

29、當(dāng)增力工作模式下所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可通過控制第二驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述第三傳動(dòng)腱由張緊狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸松弛而脫離拮抗?fàn)顟B(tài)，所述第二傳動(dòng)腱由松弛狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸拉緊，直到所述第二傳動(dòng)腱張緊出現(xiàn)張力，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置由增力工作模式轉(zhuǎn)換為拮抗工作模式。

30、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法包括：

31、所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過控制所述第一驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置由拮抗工作模式轉(zhuǎn)換為增力工作模式，或者，使所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置由增力工作模式轉(zhuǎn)換為拮抗工作模式。

32、本技術(shù)的一種實(shí)施例中，所述控制方法包括以下任意一種：

33、當(dāng)拮抗工作模式下所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)，需要增力時(shí)，通過控制所述第一驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述第一傳動(dòng)腱由張緊狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸松弛而脫離拮抗?fàn)顟B(tài)，并使所述第四傳動(dòng)腱由松弛狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸拉緊，直到所述第四傳動(dòng)腱張緊出現(xiàn)張力，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置的工作模式由拮抗工作模式轉(zhuǎn)換為增力工作模式；

34、當(dāng)增力工作模式下所述轉(zhuǎn)動(dòng)端朝第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可通過控制第一驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)，使所述第四傳動(dòng)腱由張緊狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸松弛而脫離拮抗?fàn)顟B(tài)，所述第一傳動(dòng)腱由松弛狀態(tài)轉(zhuǎn)為逐漸拉緊，直到所述第一傳動(dòng)腱張緊出現(xiàn)張力，所述關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置由增力工作模式轉(zhuǎn)換為拮抗工作模式。

35、本技術(shù)的有益效果在于：

36、本技術(shù)提供的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法，通過增設(shè)第三傳動(dòng)腱和第四傳動(dòng)腱，對(duì)現(xiàn)有的拮抗驅(qū)動(dòng)方案上進(jìn)行驅(qū)動(dòng)能力的擴(kuò)展；可使關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置增加增力工作模式，提高了驅(qū)動(dòng)方案的極限驅(qū)動(dòng)能力；同時(shí)，無需采用較大功率的驅(qū)動(dòng)器，節(jié)省了費(fèi)用，也避免了較大功率的驅(qū)動(dòng)器占據(jù)更大的物理空間。本技術(shù)提供的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法，尤其適用于對(duì)稱式拮抗驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)。