CN101022928A - 具有不同圆周速度的驱动滑轮的驱动皮带致动器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种致动器，特别是涉及线性和旋转致动器，具体是它们用于机器人臂的控制。发明提供了相对低成本的装置来获得基本无反冲的旋转和/或线性运动。提供的致动器(10)包括：第一驱动滑轮(28)；第二驱动滑轮(29)，第一驱动滑轮和第二驱动滑轮相互连接以便一起旋转；第一从动滑轮(52、70)；第二从动滑轮(53、72)；与第一和第二驱动滑轮以及第一和第二从动滑轮啮合的环形驱动皮带(40)；连接成驱动第一和第二驱动滑轮的马达(19)，以便驱动该环形驱动皮带进行旋转；从动元件(50、88、71、73)，该从动元件承载至少一个从动滑轮；第一和第二驱动滑轮布置成当它们旋转时，第一驱动滑轮的圆周速度与第二驱动滑轮的圆周速度不同，环形驱动皮带环绕驱动皮带和从动皮带，因此在第一驱动滑轮的圆周速度和第二驱动滑轮的圆周速度之间的差异使得从动元件运动。

Description

具有不同圆周速度的驱动滑轮的驱动皮带致动器

本发明涉及一种致动器，特别涉及直线和旋转致动器，具体是在机器人臂的控制中使用的致动器。

随着机器人臂在制造过程中和总体检查和维护功能中的使用增加，与各臂相关的控制功能数目也增加，复杂的多功能臂通常需要直到三十个分离的控制元件。各控制元件需要由分离的致动器来单独控制。

因此需要在相对较小的空间内集中大量的控制功能。很多机器人臂由控制线来控制或操纵。当臂变得更复杂和尺寸更小并因此能够承担更多复杂工作时，这些复杂工作需要更多控制功能，并越来越要求在不断减小的空间内执行更多控制功能。

通常，用于机器人臂的控制线的致动器是绞盘类型。它们包括驱动缠绕绞盘的马达，控制线围绕绞盘缠绕在该绞盘上。马达的操作将驱动绞盘并使得或允许线进行相应运动。这些绞盘驱动装置相对笨重，而且将产生线绕绞盘的拉伸和滑动，从而使得精确控制更困难。为了克服该问题，通常情况是使得用于各控制的控制机构和马达驱动装置离开机器人臂的基部或基准点，从而造成臂的控制组件相对较大和笨重。

为了克服该问题，已经制造了线性致动器，该线性致动器具有活动支架，控制线附接在该支架上，且整个支架安装在螺杆或蜗杆上，因此，螺杆或蜗杆的旋转导致支架运动。该结构的缺点是组件相对较重，且在蜗杆或螺杆结构中必然有反冲。而且，这种结构将具有相对较大的摩擦力，由螺杆节距确定的倾斜平面可有效获得机械效益。

也可选择使用滚珠丝杠结构，它将减小反冲。但是，该结构较昂贵并且只适用于较短冲程的结构，因为螺杆的重量随长度而增加，且长冲程的滚珠丝杠的惯性一般不可接受。另外，使控制线与滚珠丝杠结构连接实际上通常很困难。

因此，需要一种线性致动器，它能够以较低的摩擦损失来给控制线提供较高负载，且还具有紧凑的结构，因此部件可以聚集在用于机器人臂等装置控制的相对较小的空间内。

在工业中用于总体定位的多个致动器(与拉动线的致动器比较)由电驱动，并可以细分成几种速度等级和几种精度等级。速度等级是低速(也就是0-25mm每秒)、中速(也就是25-500mm每秒)和高速(＞500mm每秒)。精度等级可以定义为零精度(并不需要绝对定位，且反冲并不重要)、低精度(需要较低精度定位，可接受一些反冲也就是说0.25-3mm)和高精度(需要精确定位和零/低反冲，也就是说0.001-0.25mm)。这种致动器常常由旋转电机提供动力，尽管可以直接驱动线性致动器，但是它们的建造和控制较昂贵。当线性致动器通过旋转电马达提供动力时，可以利用几种设计选择来产生线性运动，它们包括皮带驱动装置、丝杠、滚珠丝杠以及齿条和小齿轮机构。在大部分低速和中速用途中，在马达和线性运动转换器之间将需要齿轮箱，以便使马达速度(典型是3000-6000rpm)与所需的滑轮/小齿轮/滚珠丝杠速度匹配。齿轮箱大大增加了成本，特别是当在零/低反冲环境中需要高精度时，因为齿轮箱必须至少有与马达和线性运动转换器相同的精度。

本发明涉及一种具有驱动皮带的致动器，以便利用谐波原理产生运动，这对于低速和中速用途将减少或者消除在马达和驱动滑轮之间的齿轮箱。作为附加优点，这种驱动基本无反冲，因此能够以相对较低成本进行高精度的驱动。

根据本发明，提供了一种致动器，它包括：

第一驱动滑轮；

第二驱动滑轮，第一驱动滑轮和第二驱动滑轮相互连接，以便一起旋转；

第一从动滑轮；

第二从动滑轮；

环形驱动皮带，其与第一和第二驱动滑轮以及第一和第二从动滑轮啮合；

马达，其连接成驱动第一和第二驱动滑轮，以便旋转和驱动环形驱动皮带；

承载至少一个从动滑轮的从动元件；

第一和第二驱动滑轮布置成这样，当它们旋转时，第一驱动滑轮的圆周速度与第二驱动滑轮的圆周速度不同，环形驱动皮带环绕驱动滑轮和从动滑轮，因此，在第一驱动滑轮的圆周速度和第二驱动滑轮的圆周速度之间的差异使得从动元件运动。

在下面的具体说明中，所述实施例利用驱动皮带。术语“驱动皮带”也用于权利要求和导言中，除非另外指出，否则术语“皮带”将理解为包括任意合适的连续或环形的驱动部件，例如链条、索缆、线等。同样，术语“滑轮”用于下面的整个说明中，通常用作具有驱动皮带的滑轮，但是，术语“滑轮”应当理解成包括齿轮和链轮以及有齿或无齿的轮子或辊子等。

圆周速度可以不同，因为驱动滑轮具有不同的周边长度、具有不同旋转速率，或者两者都有。

驱动皮带可以有齿，且在该实施例中，优选是至少驱动滑轮有齿，以便与皮带啮合。

致动器可以是旋转致动器，优选是具有两个从动元件，这两个从动元件通过第二驱动皮带相互连接在一起，第二驱动皮带与安装成用于(控制)旋转运动的滑轮啮合。可选择地，致动器可以是线性致动器，优选是具有安装成用于线性运动的支架。

线性和旋转致动器的某些实施例还包括一个或多个引导滑轮，该引导滑轮也与环形驱动皮带啮合，并用于引导和/或重新定向在驱动滑轮和从动滑轮之间的驱动皮带。可选择地，第一驱动滑轮和第二驱动滑轮相互连接成以在相反方向旋转，这能够不需要引导滑轮。

控制线能够连接到从动元件上，从动元件的运动引起控制线的相应运动。控制线例如可以连接到机器人臂上。

马达可以是电马达。在本发明的特殊实施例中，电马达可以通过蜗轮和蜗杆组件驱动驱动滑轮，因此提供附加的机械优点。在这些实施例中，有时优选为蜗杆和蜗轮具有选择的节距选择以防止反向驱动。这就具有不需要制动机构的优点。

驱动皮带能够布置成始终环绕不同的滑轮沿一个方向弯曲，即在皮带有齿的实施例中优选是朝着齿的方向。可选择地，驱动皮带能够沿两个方向弯曲，即当它绕过不同滑轮时既可以沿朝着齿的方向也可以沿背离齿的方向，因此，当它们绕过一些滑轮时，皮带齿面朝外。在这里，皮带沿两个方向弯曲描述为反向弯曲驱动，且反向弯曲驱动可以用于线性和旋转致动器。

在本发明的所有实施例中，特别使用驱动皮带(即与例如链条或索缆相反)，在驱动滑轮、从动滑轮和引导滑轮(当有时)之间的驱动皮带通路分别通过倾斜滑轮定向。滑轮的尺寸和角度选择为使得驱动皮带纤维的中心轴线在各滑轮之间基本共轴。这意味着驱动皮带沿该轴线的扭转很少，或者没有平移或横向运动，从而减小皮带纤维中的应力变化。

已经发现本发明的线性致动器可特别有利地用于在国际专利申请No.WO2002/016995中所述类型的机器人臂的控制，该文献的内容在本文中结合参引。

下面将参考附图介绍本发明几个示例性实施例的致动器，其中：

图1是本发明第一实施例的线性致动器的透视图；

图2是示意表示从动滑轮怎样相对于驱动滑轮定位的端视图；

图3是图1的致动器的俯视图；

图4是图1的致动器的侧剖视图；

图5是沿图3中的线B-B的剖视图；

图6是图3的支架沿线E-E的局部剖视图；

图7是沿图4中的线C-C的局部剖视图；

图8是驱动滑轮沿图4中的线A-A的剖视图；

图9是图4中标记为D的区域的详细视图；

图10是图1的致动器的驱动组件的分解视图；

图11是图1的致动器壳体已经除去的透视图；

图12是本发明第二实施例的线性致动器的透视图，其中支架的一部分已经除去；

图13是图12的致动器中的驱动皮带结构的透视图；

图14是沿图15中的线G-G的剖视图；

图15是图12的致动器的俯视图，其中支架很完整；

图16是图15的致动器的侧视图；

图17是沿图15中的线F-F的剖视图；

图18-20是本发明第一实施例的线性和/或旋转致动器的视图；

图21是图18-20的实施例的变化形式；

图22是本发明实施例的旋转致动器的透视图；

图23是沿图25中的线H-H的剖视图；

图24是在图22的实施例中的驱动皮带结构的透视图；

图25是图22的致动器的俯视图；以及

图26是沿图25的线L-L的剖视图。

在下面的说明中，相同附图标记用于各个实施例中的类似部件。

首先参考图1，总体以10表示的致动器包括纵向槽形壳体11，该壳体11在第一端12处具有马达和总体以14指示的控制组件，且在第二端13处具有控制线引导件15(见图7)。

马达和控制组件14包括蜗杆块16，该蜗杆块16的基部17在第一端12处固定在槽形壳体11的基部上。蜗杆块16的后表面9承载电马达19，该电马达19通过连接件7而转动驱动轴20，该驱动轴20穿过所述后表面9凸出并终止于驱动蜗杆21中(见图5和10)。蜗杆块16的前表面切开以便提供前部开口31(图10)。

蜗杆块16的侧壁23分别带有圆形开口以便提供横向孔24，各所述开口容纳各个轴承25。各轴承25适于在其中可旋转地接收安装在轴承25上的轴26，用于与蜗轮27、第一驱动滑轮28和第二驱动滑轮29一起旋转。在本实施例中，蜗轮27、第一驱动滑轮28和第二驱动滑轮29形成为一个单元，应当理解，第一驱动滑轮28和第二驱动滑轮29可以形成为独立部件，它们各自可通过本领域已知方式而与蜗轮27进行用于一起旋转的键连接，或者如在该实施例中所示通过销8来连接。蜗轮和滑轮组件提供有垫片和垫圈34，用于使得蜗轮27以及与它相连的第一和第二驱动滑轮28和29相对于前部开口31适当定位。

第一驱动滑轮28和第二驱动滑轮29的每一个提供有相应齿32。在本实施例中，第二驱动滑轮29的半径和因此周长大于第一驱动滑轮28的半径，因此，第二驱动滑轮29的齿比第一驱动滑轮28多一个(在其它实施例中，驱动滑轮的周长可以相差多个齿)。各驱动滑轮28和29适于接收环形驱动皮带40的缠绕。

驱动皮带40为环形或连续皮带，在本实施例中，它是在其内表面上具有齿的大致矩形形状截面。各所述齿适于分别与在滑轮28和29上的相应齿32啮合。

用于蜗杆块16的固定件也将向后延伸部分35固定在壳体11上，该延伸部分35承载印刷电路板36，电马达通过印刷电路板36进行控制。

壳体11的第二端也承载总体以45表示的滑轮组件(见图3)。滑轮组件45与总体以15表示的控制线引导件(图7)相关联。组件45由壳体11中的狭槽46支承，该狭槽承载横向轴47(图1和7)，横向轴又可旋转地分别承载引导滑轮48和49。各引导滑轮48和49适于接收皮带40的缠绕，且各引导滑轮48和49在横向轴47上可独立旋转。轴47的位置通过驱动皮带40中的拉伸力保持在狭槽46中。驱动皮带的拉伸力在装配过程中通过作用在壳体11中的轴承25上的斜面6设立(见图4)。在可选择实施例中，用于轴47的支承件可释放地固定在壳体上，并将该支承件偏压远离马达和控制组件14的装置用于拉伸驱动皮带40。

从动元件或支架50包括纵向部件，该纵向部件在51处具有一对纵向间隔的安装成相对于纵向部件旋转的从动滑轮52和53。纵向部件51的向前延伸部分54承载公知类型的连接装置，用于通过使控制线55环绕螺旋59缠绕和通过与夹子60固定而使控制线55连接到载体上(见图9)。在该特定实施例中，控制线55通过布置在轴47的柱形表面中的引导孔56从支架50中伸出，并环绕惰轮57，以便通过开口58离开壳体11。该结构为这样，即支架50大致沿壳体11的纵向轴线的运动导致控制线55的相应运动。

驱动皮带40大致构成为如图10和11所示。驱动皮带从第一驱动滑轮28通向第一从动滑轮52，从第一从动滑轮52通向第二驱动滑轮29，从第二驱动滑轮29通向第一引导滑轮48，从第一引导滑轮48通向第二从动滑轮53，从第二从动滑轮53通向第二引导滑轮49，并从第二引导滑轮49返回到第一驱动滑轮28。驱动皮带40确定了在第一从动滑轮52和驱动滑轮28、29之间的第一环路，以及在第二从动滑轮53和引导滑轮48、49之间的第二环路，驱动滑轮28、29沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，并使得沿第二环路的长度相应减小。

如图2中更清楚所示，第一从动滑轮52的旋转轴线与驱动滑轮28和29的(公共)旋转轴线对齐。这使得驱动皮带40的通路与驱动滑轮28和驱动滑轮29对齐，而不需要使皮带横向运动或变形。

如图2中所示，从动滑轮52的位置和尺寸设置成这样，即在驱动皮带连接和离开从动滑轮52的位置处的驱动皮带40的中心轴线90；即驱动皮带的纵向纤维的中心轴线；分别与在皮带离开或连接驱动滑轮28和29的位置处的驱动皮带40的中心轴线90精确地对齐。应当理解，当皮带在驱动滑轮28、29和从动滑轮52之间运动时，将引起皮带40扭转，但是该扭转将环绕皮带纤维的中心轴线90进行。应当理解，当这类驱动皮带绕它的中心轴线扭转时受到的损坏或变质比当它绕其它轴线扭转时小，和/或该驱动皮带需要横向运动或变形。

显然，从动滑轮并不需要使得驱动皮带的通路与驱动滑轮精确对齐，且驱动皮带在离开或进入从动皮带时的中心轴线并不需要与皮带在进入或离开驱动滑轮时的中心轴线精确对齐，但是不对齐程度越大，皮带损坏和变质的可能性越大，因此优选是基本对齐理想是精确对齐。

从动滑轮53和引导滑轮48、49之间的关系与图2中所示相同，因此驱动皮带40在它的整个运动通路中只进行绕它的中心轴线的扭转运动，而不管支架50的位置如何。尽管在滑轮之间的该理想关系如图1-11的实施例中具体所述，但是在附图所示其它实施例中滑轮之间的关系也同样理想，即使在这些实施例中滑轮将根据需要也是基本对齐而不是精确对齐。

在使用链条、索缆等代替驱动皮带40的实施例中，可以保持滑轮的基本或精确对齐，即使链条、索缆等理想的扭转所环绕的轴线的位置可能取决于该部件的结构。

应当理解，通过拉伸驱动皮带40，支架50可以有效悬挂在滑轮组件45与马达和控制组件14之间。这样的优点是减小了致动器内的摩擦力，否则当支架沿轨道运行时将引起摩擦力。在本发明的可选择实施例中，当驱动装置不能保持连续拉伸时，或者皮带的振动需要进行控制时，轨道装置可以用于引导和/或支承支架。

马达19的操作引起驱动蜗轮21的旋转。驱动滑轮21与蜗轮27啮合，并将旋转传递给各驱动滑轮28和29。因为设置驱动滑轮29比驱动滑轮28多一个齿，因此各滑轮旋转一整圈将保证缠绕滑轮29的驱动皮带40的部分比缠绕滑轮28的驱动皮带40的部分多前进一个齿的节距。这导致皮带第一环路(在驱动滑轮和从动滑轮52之间)的长度增加一个齿的节距，在驱动滑轮28、29和支架50之间的距离相应增加半个齿的节距。因此，驱动皮带40从引导滑轮48的进给将由于驱动滑轮29的卷绕而更快速地前进，因而第二环路(在引导滑轮48、49和从动滑轮53之间)的长度将相应减小，并且因此支架50将拉向壳体11的第二端13，从而使得壳体11外部的控制线55的长度有效延长。

使马达19的工作方向转向将对上述结果的两个环路的尺寸产生相反影响，即支架将沿壳体朝着马达19运动，同时向控制线55施加拉伸力和/或将控制线55拉入壳体中。

在例如使用齿节距为5mm的皮带和20齿的驱动滑轮的普通带驱动致动器中，为了获得250mm每秒的线性支架速度，驱动滑轮将需要150rpm的转速。为了用在通常6000rpm下工作的马达来获得该转速，将需要40∶1的齿轮箱。如齿轮箱有一度的反冲时，这导致0.28mm线性反冲的线性运动损失。另外，当在反向驱动上线性反冲时，在滑轮齿和驱动皮带之间的任何间隙也将变得明显。

在上述本发明实施例中，如第一驱动滑轮28有19个齿而第二驱动滑轮29有20个齿，且齿的节距为5mm时，则支架50在公共轴26上每转一圈时的线性位移将为2.5mm。当需要250mm每秒的线性运动速度时，可以通过使得以100圈每秒或6000rpm工作的马达直接驱动轴26来实现(即不需要通过蜗轮21来减速)。

应当理解，由于驱动皮带40和从动滑轮52、53的布局，支架50的所有位置将保持拉伸，并有市场上可获得的驱动皮带和滑轮的质量，本发明的致动器能够经济地制造，并且基本无反冲。

在图12中所示的可选择的抗弯曲(contraflexure)驱动实施例中，驱动滑轮28、29(齿数相差一个)固定成通过输入驱动轴26来旋转。这些滑轮28、29和驱动轴26与从动滑轮52、53、84和85一起安装在支架88上，它们都在各自的轴承上自由旋转。驱动皮带40从第一驱动滑轮28通向第一从动滑轮52，从第一从动滑轮52通向第一引导滑轮48，从第一引导滑轮48通向第三从动滑轮84，从第三从动滑轮通向第二驱动滑轮29，从第二驱动滑轮通向第四从动滑轮85，从第四从动滑轮85通向第二引导滑轮49，从第二引导滑轮49通向第二从动滑轮53，并从第二从动滑轮53返回到第一驱动滑轮28。

支架88由支承块87来支承，该支承块87安装在轨道86上，以便能够沿该轨道进行线性运动。驱动皮带的结构如图13中所示，且驱动皮带40确定了在第一引导滑轮48与第一和第三从动滑轮52、84之间的第一环路，以及在第二引导滑轮49与第二和第四从动滑轮53、85之间的第二环路。驱动轴26和滑轮28、29沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，且第二环路的长度相应减小，从而造成支架88沿轨道86运动。驱动轴26的反向旋转使得运行方向相反。

本实施例与第一实施例的线性致动器相比的优点在于：对于给定长度的驱动皮带它具有更长的行程，并因此更具有刚性。

本实施例需要将驱动马达(未示出)安装在支架88上，这在某些用途中也有利。

图12-17的实施例还证明本发明适用于这样的线性致动器，即其中支架88上的力能够沿任一方向，且支架的位置能够基本无反冲地进行控制。

在图18-20所示的可选择实施例中，驱动滑轮28和29可分别在轴61和62上分离地旋转，并有相同数目的齿(虽然在其它实施例中它们相差一个或多个齿)。各轴61和62分别承载齿轮63和64，该结构是这样，即在各齿轮63和64上的齿数相差一个齿(虽然在其它实施例中它们可以有相同数目的齿，或者相差多个齿)。齿轮相互啮合，因此轴61的旋转以相反方向传递给轴62。这使得驱动皮带40也能够环绕驱动滑轮和从动滑轮，而不需要任何引导滑轮来反向或重新定向驱动皮带的通路。

驱动皮带40从第一驱动滑轮28通向第一从动滑轮70，从第一从动滑轮70通向第二驱动滑轮29，从第二驱动滑轮29通向第二从动滑轮72，并从第二从动滑轮72返回到第一驱动滑轮29。驱动皮带40确定在第一从动滑轮70和驱动滑轮28、29之间的第一环路，以及在第二从动滑轮72和驱动滑轮28、29之间的第二环路，驱动滑轮沿第一方向的旋转造成第一环路的长度增加，并使得第二环路的长度相应减小。

与前述实施例不同，各滑轮28、29的周长相同(因此当它们为有齿滑轮时齿数相同)。但是，因为齿轮63和64的齿数不同，因此滑轮28和29具有相应的相对转速差，从而使得滑轮28、29有不同的圆周速度，因此获得与前述实施例类似的结果。

应当理解，通过改变齿轮63和64的齿数、通过改变滑轮28、29的齿数，或者通过两者都改变，从而对于轴61的给定输入速度可以获得滑轮28、29不同的圆周速度，因此获得从动元件或U形元件71、73不同的线速度。

轴61转一圈时U形元件73的位移等于(t1/t2×T2/T1)，其中，t1和t2分别是齿轮63和64上的齿数，而T1和T2分别是滑轮28和29的齿数。

U形元件71、73通过环绕滑轮81的第二皮带环路74相互连接。本实施例的工作原理与上述相同，但是在该案例中从动元件分别是第一和第二U形元件71和73。该结构的第二优点是两个从动元件可以提供单独的用于两个不同但相关的功能的控制装置，因为当驱动轴61适当运动时各从动元件71、73沿相反方向运动。应当注意，本实施例能够用于产生滑轮81和第二皮带环路74的精确的旋转运动。

对于线或索缆驱动的机器人臂，其中控制线或索缆用于控制多个部分的弯曲，通过除去第二皮带环路74和相联的滑轮，并使用控制线代替第二皮带环路74以在组件中提供所需的拉伸力，单个致动器能够用于两个相反的索缆。图21表示了第二皮带环路74由控制线55a、55b代替的这种结构。

因此，图18-21的驱动滑轮和从动滑轮的结构能够用于旋转致动器(以提供滑轮81的控制的旋转)，或用于线性致动器(以提供连接到控制线55a、55b上的从动元件71、73或元件的控制的运动)。

图22-26所示的实施例是图18-21所示实施例的变化形式，其中，中心驱动轴80适于驱动第一驱动滑轮28和第二驱动滑轮29(在本实施例中齿数相差一个)。驱动皮带40从第一驱动滑轮28通向第一引导滑轮48，从第一引导滑轮48通向第一从动滑轮70，从第一从动滑轮70通向第二驱动滑轮29，从第二驱动滑轮29通向第二从动滑轮72，从第二从动滑轮72通向第二引导滑轮49，并从第二引导滑轮49返回到第一驱动滑轮28。

驱动皮带40确定了在第一从动滑轮70以及第二驱动滑轮29和第一引导滑轮48之间的第一环路，并确定了在第二从动滑轮72以及第二驱动滑轮29和第二引导滑轮49之间的第二环路，驱动滑轮28、29沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，并使得第二环路的长度相应减小。

从动元件或U形元件71、73通过拉伸装置82、83附连在皮带74上，以便提供环绕滑轮81的拉伸力，因此能够获得滑轮81的控制旋转。本实施例的优点是具有最小皮带扭转和较低廓型。

图18-20和图22-26的实施例也证明本发明适用于旋转致动器，其中在滑轮81上的力矩可以沿任一方向，且滑轮的角度位置可以基本无反冲地进行控制。

上述致动器还可利用相对较小功率的马达在控制线55或支架88上提供非常大的力或者在滑轮81上提供非常大的力矩的可能性。在优选实施例中，当使用例如21的蜗轮时，驱动蜗杆21和蜗轮27有很大的机械优点。本发明的滑轮结构的机械优点是支架将在蜗轮27转一整圈时支架将运动一个齿的半个节距。这里也有很大的机械优点。

本领域技术人员应当理解，可以通过改变驱动皮带40和驱动滑轮28、29上的齿的节距和/或也可选择通过简单地改变驱动滑轮上的齿数差而改变机械优点。还可以通过在马达19和输出轴20之间的驱动链中提供附加齿轮箱而有效地改变，但是如上所述，这将增加成本且一般并不是优选方案。

应当理解，在一些所述实施例中，驱动皮带40沿相同方向即朝着皮带的齿的方向环绕驱动滑轮、从动滑轮和引导滑轮(当存在时)弯曲。本领域技术人员应当理解，与具有抗弯曲驱动装置的实施例相比，这可以(在应用实施例中)减小滑轮的尺寸。

本申请人发现，上述类型的致动器能够对例如在国际专利申请WO2002/016995和WO2002/100608中所述类型的分段机器人臂进行精确控制。这些致动器能够使用相对较低功率的马达，以便在用于机器人臂的控制线上施加相当大的力，且它们的相对紧凑性使得一组致动器能够与臂并排安装，且控制线55的附加路线很少。

Claims (14)

1.一种致动器(10)包括：

第一驱动滑轮(28)；

第二驱动滑轮(29)，第一驱动滑轮和第二驱动滑轮相互连接以便一起旋转；

第一从动滑轮(52、70)；

第二从动滑轮(53、72)；

与第一和第二驱动滑轮以及第一和第二从动滑轮啮合的环形驱动皮带(40)；

连接成驱动第一和第二驱动滑轮的马达(19)，以便旋转和驱动环形驱动皮带；

承载至少一个从动滑轮的从动元件(50、88、71、73)；

第一和第二驱动滑轮，被布置成当它们旋转时，第一驱动滑轮的圆周速度与第二驱动滑轮的圆周速度不同，环形驱动皮带环绕驱动滑轮和从动滑轮，因此在第一驱动滑轮的圆周速度和第二驱动滑轮的圆周速度之间的差异使得从动元件运动。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，第一和第二驱动滑轮布置成在旋转时圆周速度不同是因为：

(i)第一驱动滑轮的周长与第二驱动滑轮不同；

(ii)第一驱动滑轮的转速与第二驱动滑轮不同；

(iii)第一驱动滑轮的周长与第二驱动滑轮不同，且转速与第二驱动滑轮不同。

3.根据权利要求1所述的致动器，其中，有两个从动元件(71、73)，这两个从动元件通过第二驱动皮带(74)相互连接在一起，第二驱动皮带与安装成用于旋转运动的滑轮(81)啮合。

4.根据权利要求1所述的致动器，其中，从动元件是安装成用于线性运动的支架(50、88)。

5.根据权利要求4所述的致动器，其中，第一从动滑轮和第二从动滑轮都安装在支架(50、88)上，致动器还包括：

第一引导滑轮(48)；以及

第二引导滑轮(49)，

环形驱动皮带也与第一引导滑轮和第二引导滑轮啮合。

6.根据权利要求5所述的致动器，其中，从动滑轮(52、53)定位于驱动滑轮(28、29)和引导滑轮(48、49)之间。

7.根据权利要求6所述的致动器，其中，环形驱动皮带从第一驱动滑轮(28)通向第一从动滑轮(52)，从第一从动滑轮通向第二驱动滑轮(29)，从第二驱动滑轮通向第一引导滑轮(48)，从第一引导滑轮通向第二从动滑轮(53)，从第二从动滑轮通向第二引导滑轮(49)，并从第二引导滑轮返回到第一驱动滑轮(28)；环形驱动皮带确定在第一从动滑轮和驱动滑轮之间的第一环路，以及在第二从动滑轮和引导滑轮之间的第二环路，驱动滑轮沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，并使得第二环路的长度相应减小。

8.根据权利要求6所述的致动器，还具有第三从动滑轮(84)和第四从动滑轮(85)，驱动滑轮(28、29)和全部四个从动滑轮(52、53、84、85)都安装在从动元件(88)上，其中，环形驱动皮带从第一驱动滑轮(28)通向第一从动滑轮(52)，从第一从动滑轮通向第一引导滑轮(48)，从第一引导滑轮通向第三从动滑轮(84)，从第三从动滑轮通向第二驱动滑轮(29)，从第二驱动滑轮通向第四从动滑轮(85)，从第四从动滑轮通向第二引导滑轮(49)，从第二引导滑轮通向第二从动滑轮(53)，并从第二从动滑轮返回到第一驱动滑轮；环形驱动皮带确定在第一引导滑轮与第一和第三从动滑轮之间的第一环路，以及在第二引导滑轮与第二和第四从动滑轮之间的第二环路，驱动滑轮沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，且使得第二环路的长度相应减小。

9.根据权利要求1所述的致动器，还具有两个从动元件(71、73)，各从动元件安装相应的从动滑轮(70、72)，其中，环形驱动皮带从第一驱动滑轮(28)通向第一从动滑轮(70)，从第一从动滑轮通向第二驱动滑轮(29)，从第二驱动滑轮通向第二从动滑轮(72)，并从第二从动滑轮返回到第一驱动滑轮，环形驱动皮带确定在第一从动滑轮和驱动滑轮之间的第一环路，以及在第二从动滑轮和驱动滑轮之间的第二环路，驱动滑轮沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，并使得第二环路的长度相应减小。

10.根据权利要求1所述的致动器，还具有两个从动元件(71、73)，各从动元件安装相应的从动滑轮(70、72)、第一引导滑轮(48)和第二引导滑轮(49)，其中，环形驱动皮带从第一驱动滑轮(28)通向第一引导滑轮(48)，从第一引导滑轮通向第一从动滑轮(70)，从第一从动滑轮通向第二驱动滑轮(29)，从第二驱动滑轮通向第二从动滑轮(72)，从第二从动滑轮通向第二引导滑轮(49)，并从第二引导滑轮返回到第一驱动滑轮，环形驱动皮带确定在第一从动滑轮以及第二驱动滑轮和第一引导滑轮之间的第一环路，以及在第二从动滑轮以及第二驱动滑轮和第二引导滑轮之间的第二环路，驱动滑轮沿第一方向的旋转使得第一环路的长度增加，并使得第二环路的长度相应减小。

11.根据权利要求1所述的致动器，其中，控制线(55；55a、55b)连接到从动元件上，从动元件的运动引起控制线的相应运动。

12.根据权利要求1所述的致动器，其中，第一驱动滑轮(28)和第二驱动滑轮(29)相互连接，以相反方向旋转。

13.根据权利要求1所述的致动器，其中，第一驱动滑轮和第二驱动滑轮各有旋转轴线，第一驱动滑轮的旋转轴线平行于第二驱动滑轮的旋转轴线，且其中第一从动滑轮和第二从动滑轮也各有旋转轴线，第一从动滑轮的旋转轴线和第二从动滑轮的旋转轴线并不与第一驱动滑轮的旋转轴线和第二驱动滑轮的旋转轴线平行。

14.根据权利要求13所述的致动器，其中，驱动滑轮和从动滑轮布置成使得驱动皮带在这些滑轮之间的通路上进行扭转运动，但是基本不进行横向运动。

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