阅读说明：本技术 用于将张紧元件固定在单元上的固定单元 (Fixing unit for fixing a tensioning element to a unit ) 是由 G.巴赫梅尔 I.维特托利亚斯 W.佐尔斯 C.巴赫曼 G.派斯 于 2018-05-15 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种固定单元(1),用于将张紧元件(20)固定在单元(30)上,所述固定单元具有具备至少一个第一开口(12)的头部(11)、具备至少一个第二开口(14)和至少一个外螺纹(15)的杆部(13)和通道(16),其中,所述通道(16)从所述头部(11)的至少一个第一开口(12)沿头部(11)向所述杆部(13)的至少一个第二开口(14)至少部分沿杆部(13)延伸,其中,至少一个外螺纹(15)和通道(16)分别设计用于容纳所述张紧元件(20)。本发明还涉及一种相应的张紧元件驱动系统。(The invention relates to a fastening unit (1) for fastening a tensioning element (20) to a unit (30), having a head (11) with at least one first opening (12), a shaft (13) with at least one second opening (14) and at least one external thread (15), and a channel (16), wherein the channel (16) extends from the at least one first opening (12) of the head (11) along the head (11) to the at least one second opening (14) of the shaft (13) at least partially along the shaft (13), wherein the at least one external thread (15) and the channel (16) are each designed to accommodate the tensioning element (20). The invention also relates to a corresponding tensioning element drive system.)

用于将张紧元件固定在单元上的固定单元

1.技术领域

本发明涉及一种用于将张紧元件固定在单元上的固定单元。本发明还涉及一种相应的张紧元件驱动系统。

2.背景技术

张紧元件驱动系统(线驱动系统“tendon-driven system”)越来越重要。这种系统设置在机器人和机械机构的区域内。例如已知张紧元件驱动的机器人单元，该机器人单元具有身体元件，该身体元件模拟肌肉骨骼系统。张紧元件驱动系统通常具有促动器，该促动器拉动张紧元件或者对其施加拉力。通过力的作用，促动器还向关节施加力。换句话说，力通过张紧元件从促动器传递至关节。但是，单个张紧元件仅可以沿一个方向施加力。

因此，根据现有技术，针对每个自由度或者每个关节安置两个驱动单元。两个驱动单元也已知在人的肌肉方面以收缩肌-对抗肌的方式布置。

原则上，在此始终需要相反作用的肌肉的共同作用或相互作用，以便可以实施移动。收缩肌(运动者)实施运动，而对抗肌(对应运动者)负责也沿相反方向运动。促动器或弹簧用作驱动单元。

在机器人单元设计为机器人手臂并且与人类手臂有同感的情况下，促动器例如用于闭合手指的关节并且促动器(也称为对应促动器)设置用于打开手指的关节。

在该方面，需要将张紧元件固定在促动器上并且可靠地固定关节，以便关节沿彼此相反的方向可以运动。但是，张紧元件的固定并未标准化并且应满足确定的需要。

例如需要经固定的张紧元件处于张紧状态。否则，整个系统的不足的动力不利地影响效率。此外，张紧元件的材料可以在确定的条件下被不利地拉长，确定的条件例如是较高的负荷、时效或辐射。这不利地导致整个系统的应力的减小或损失。

此外需要张紧元件固定在相应的促动器上或者允许一些参数另外的匹配，如应力的程度和张紧元件的长度等。在多重驱动的系统(“multi-actuated system”)中也可以希望每个促动器的张紧元件的长度相同，以便简化系统的建模和控制。

在现有技术中通常用于将张紧元件固定在促动器或关节节点(“knots”)上。但是作为缺点，在张紧元件借助节点固定之后，节点不能进一步地或事后与应力相匹配，因为张紧元件在固定之后具有固定的长度。此外，作为另外的缺点是，在张紧元件的确定的材料和强度方面使之前设置的节点较困难地或无法重新松脱。因此可能需要，节点必须被切开或切断，以便将其松脱。此外还具有的另外缺点是，节点仅困难地可以以确定的长度实现。因此，每个促动器的张紧元件的长度在多重驱动的系统中是不相同的。此外，串联地使用例如弹簧，但是这些弹簧同样具有严重的缺点。

因此，本发明所要解决的技术问题是提供一种固定单元，所述固定单元是廉价的、长效的、紧凑的且用户友好的，并且以简单和可靠的方式和方法设置。

3.

发明内容

所述技术问题按照本发明通过一种固定单元解决，该固定单元用于将张紧元件固定在单元上，所述固定单元具有：

a.具备至少一个第一开口的头部，

b.具备至少一个第二开口和至少一个外螺纹的杆部，

c.通道，其中，

d.所述通道从所述头部的至少一个第一开口沿头部向所述杆部的至少一个第二开口至少部分沿杆部延伸，其中，

e.至少一个外螺纹和通道分别设计用于容纳所述张紧元件。

与之相应地，按照本发明的固定单元适于将张紧元件固定或紧固在单元上。因此，固定也可以称为紧固。张紧元件例如是绳索并且有利地具有一定的刚度或硬度。但是并不限于绳索。为此，传统上可以使用Dyneema高强尼龙纤维绳索或Vectran高强度纤维绳索。所述绳索可以根据具体的应用灵活地由使用者选择。所述单元例如设计为关节单元、如果机器人单元或者其它任意的单元、如驱动单元。

固定单元的头部也可以称为上部子单元并且与之相应地布置在固定单元的杆部的上方。因此，所述杆部也可以称为下部子单元。头部的直径可以大于杆部的直径。此外，所述头部可以具有圆形形状，而杆部具有类似杆形的形状。

在头部和杆部之间布置有贯通的通道，使得张紧元件通过头部的开口可以伸入头部中，并且从杆部的开口伸出。例如，绳索在一个步骤中穿过通道并且在另一个步骤中围绕杆部的外螺纹卷绕。

因此，按照本发明的固定单元非常简单和使用便利地设计。张紧元件可以被任意地拉紧并且由此在应力下被紧固和/或固定在单元上。相反地，也可以减小应力并且相应地锁定或完全松脱张紧元件。换句话说，可以在任何时候以简单的方式和方法重新建立固定。与之相应地，这种固定是可逆的。

通过拉力的程度或强度，可以影响并改变张紧元件的应力。因此，张紧元件的应力和张紧元件的长度可以在固定前和固定后与用户的要求或其它的对应单元任意地且有效地匹配或调节。与之相应地，固定单元是可校准的。

在设计方案中，所述固定单元还具有具备至少一个内螺纹的对应件，用于固定所述张紧元件，所述杆部能够***所述对应件内，其中，所述对应件尤其是螺母。与之相应地，针对具有外螺纹的杆部，相应的对应件设有内螺纹或对应螺纹。例如，绳索已穿过通道，绳索围绕杆部的外螺纹卷绕并且还可以通过对应件被拉紧。

在另外的设计方案中，如果所述杆部***所述对应件内，则所述张紧元件被拉紧。

在另外的设计方案中，如果所述杆部从所述对应件松脱，则所述张紧元件被松脱。与之相应地，杠杆的螺纹和对应件的螺纹可以相互啮合。通过螺纹的相互啮合，使力作用在张紧元件上。张紧元件被夹紧和固持。否则，通过螺纹相互间的分离或移开，减小了固持力。张紧元件被减轻负荷或被锁定。

在另外的设计方案中，至少一个外螺纹布置在所述杆部的端部区域中。与之相应地，所述外螺纹尤其设置在面朝头部的端部上。该区域在固定的稳定性和可靠性方面被证明是特别有利的。

在另外的设计方案中，所述杆部具有两个外螺纹，所述两个外螺纹布置在所述杆部的相互对置的端部区域中。与之相应地，除了第一外螺纹还设有第二外螺纹。第一外螺纹用于张紧元件的紧固。第二外螺纹则用于将张紧元件固定在任意的单元、如关节单元或驱动单元上。由此，固定单元可以有利地灵活地安置在任意的系统中。

在另外的设计方案中，两个外螺纹在其直径方面彼此不同。与之相应地，第一外螺纹的直径大于第二外螺纹的直径。备选地，可以灵活地选择另外的直径。例如可以设置比止挡更大的直径。

在另外的设计方案中，所述固定单元至少部分通过3D打印制造。与之相应地，固定单元的一部分或整个固定单元逐步地通过3D打印构建。3D打印尤其能够实现快速的制造。但是，固定单元不局限于该制造方法。

在另外的设计方案中，所述头部和杆部设计为螺栓。与之相应地，没有对应件的固定单元设计为传统的螺栓。与之相应地，用于旋拧的对应件也可以设计为与之匹配的螺母。

在另外的设计方案中，所述固定单元通过驱动单元沿一个方向被驱动。与之相应地设有驱动单元，该驱动单元沿一个方向驱动张紧元件。固定在单元上的张紧元件沿一个方向运行。所述单元相应地沿相同的方向运动。由此，可以沿一个方向实施运动。例如，促动器或其它驱动单元可以设置用于闭合手指的关节或者用于张开手指的关节。

此外，本发明还涉及一种张紧元件驱动系统，其具有：

a.至少一个张紧元件，其中，至少一个张紧元件布置在单元上，

b.前述的至少一个固定单元，用于将张紧元件固定在单元上，

c.至少一个驱动单元，用于使单元沿一个方向运行。

与之相应地，可以布置一个或多个关节单元的固定单元。通常期望收缩肌-对抗肌布置方式，以便可以实现沿彼此相反的方向的运动。为此，两个张紧元件、如绳索布置在关节单元上并且借助固定单元固定在关节单元上。两个张紧元件通过两个促动器运行。由此有利地能够实现，驱动单元可以沿一个方向驱动张紧元件，并且驱动单元可以沿相反方向驱动另一个张紧元件。例如，促动器或弹簧可以用作驱动单元。

4.附图说明

结合附图在以下的详细描述中进一步阐述本发明的优选的实施方式。在附图中：

图1示出按照本发明的固定单元的细节视图，

图2示出按照本发明的固定单元的通道的细节视图，

图3示出按照本发明的张紧元件驱动系统的正视图。

5.

具体实施方式

以下根据附图阐述本发明的优选实施方式。

图1示出固定单元1，所述固定单元由两个子单元11、13组成。上部子单元11可以称为头部，并且下部子单元13可以称为杆部。固定单元可以借助3D打印工艺或其它制造工艺制成。子单元11、13分别具有开口12、14。

例如，头部11具有多个边棱并且设计为扁平的。杆部13布置在头部11的下方并且设计为细棍形状。此外，杆部13具有螺纹段15。例如，外螺纹15布置在杆部13的端部区域上。杆部13可以相应地***对应件17的内螺纹18中。固定单元1可以例如是螺栓。

在两个开口12、14之间，通道16从第一开口12连续地穿过头部11并且穿过杆部13延伸直至第二开口14。通道16具体地在图2中示出。张紧元件20(未示出)可以穿入第一开口12、穿过通道16并且从第二开口14穿出。此外，张紧元件20接下来可以围绕外螺纹50卷绕。张紧元件20例如可以是绳索。

张紧元件20通过杆部13和对应件17的螺纹段15、18的相互啮合被拉紧和固定。换句话说被紧固。此外，通过螺纹段相互滑动分开，松脱张紧元件20。

图3示出张紧元件驱动系统。张紧元件驱动系统具有固定单元1，绳索20借助固定单元固定在单元30上。第一绳索20通过第一固定单元1固定在关节单元和/或驱动单元上。此外，第二绳索通过第二固定单元1固定在关节单元和/或驱动单元上。第二绳索通过虚线示出。固定单元1可以实现可逆的、可校准的且可靠的固定。

第二绳索20通过相应的驱动单元40沿彼此相反的方向运动。第一驱动单元40使第一绳索20并因此关节单元30沿一个方向42运行，并且另外的第二驱动单元40使第二绳索并因此关节单元30沿相反的方向运行。

如果杆部13根据图1具有两个外螺纹，则绳索20通过第一螺纹段固定在杆部13的端部上，并且在杆部13的另一个端部上通过第二螺纹段15固定在所属的驱动单元40上。