本公开涉及机器人技术领域，尤其涉及一种外骨骼角度放大机构及具有其的外骨骼角度采集装置。
背景技术：
有技术中，针对刚性外骨骼的角度采集为编码器采集方式，由于编码器占用较大的空间，在刚性外骨骼中不能灵活使用，且在对小角度采集时，由于角度较小会出现无法满足采集精度要求的问题。例如，在采集手指的弯曲角度时，手指本身的空间较小，因此采用占用较大的空间的编码器显然很难满足使用需求，且在手指的弯曲角度较小时，无法保证采集的精确性。
技术实现要素：
本公开的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种外骨骼角度放大机构及具有其的外骨骼角度采集装置。
根据本发明的第一个方面，提供了一种外骨骼角度放大机构，包括：
驱动组件；
基体，驱动组件相对于基体可转动地设置；
第一圆柱齿轮，第一圆柱齿轮设置在驱动组件上；
第一锥齿轮，第一锥齿轮可转动地设置在基体上；
第二锥齿轮，第二锥齿轮与第一锥齿轮相啮合；
过渡组件，第一圆柱齿通过过渡组件驱动第二锥齿轮转动；
其中，第一锥齿轮的分度圆直径小于第二锥齿轮的分度圆直径，以使第一圆柱齿轮和第一锥齿轮的传动比小于1。
在本发明的一个实施例中，过渡组件包括：
第二圆柱齿轮，第二圆柱齿轮与第二锥齿轮相连接，第一圆柱齿轮驱动第二圆柱齿轮转动，以带动第二锥齿轮转动；
其中，第二圆柱齿轮的分度圆直径小于第一圆柱齿轮的分度圆直径。
在本发明的一个实施例中，过渡组件还包括：
第三圆柱齿轮，第三圆柱齿轮设置在第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮之间，且与第一圆柱齿轮与第二圆柱齿轮均啮合，以使第一圆柱齿轮通过第三圆柱齿轮驱动第二圆柱齿轮转动；
其中，第三圆柱齿轮的分度圆直径小于第一圆柱齿轮的分度圆直径，第二圆柱齿轮的分度圆直径小于第三圆柱齿轮的分度圆直径。
在本发明的一个实施例中，第二圆柱齿轮与第三圆柱齿轮均可转动地设置在基体上。
在本发明的一个实施例中，基体包括：
本体件，第一锥齿轮可转动地设置在本体件上；
连接架，连接架设置在本体件上，第二锥齿轮、第二圆柱齿轮以及第三圆柱齿轮均可转动地设置在连接架上。
在本发明的一个实施例中，基体还包括：
第一连接轴，第一连接轴设置在连接架上，且与本体件间隔设置；
其中，第二锥齿轮和第二圆柱齿轮均设置在第一连接轴上，以使第二圆柱齿轮通过第一连接轴与第二锥齿轮相连接。
在本发明的一个实施例中，基体还包括：
第二连接轴，第二连接轴设置在连接架上，且与本体件间隔设置；
其中，第一连接轴与第二连接轴平行设置，且第三圆柱齿轮设置在第二连接轴上。
在本发明的一个实施例中，本体件上设置有第一连接部，连接架包括第一板体和第二板体，第一板体上设置有第二连接部，第一连接部与第二连接部相连接；
其中，第二板体位于本体件的上方，第二锥齿轮、第二圆柱齿轮以及第三圆柱齿轮均设置在第二板体上。
在本发明的一个实施例中，本体件上设置有安装孔，第一锥齿轮可转动地设置在安装孔内；
其中，安装孔位于本体件的中部。
在本发明的一个实施例中，基体上设置有连接杆，驱动组件包括：
连接部；
过渡部，过渡部的一端与连接部相铰接；
安装部，过渡部的另一端与安装部的一端相铰接，安装部的另一端与连接杆相铰接；
其中，第一圆柱齿轮设置在安装部上，连接杆与第一圆柱齿轮分别位于安装部的两侧。
根据本发明的第二个方面，提供了一种外骨骼角度采集装置，包括上述的外骨骼角度放大机构和角度测量部，角度测量部用于获取第一锥齿轮的转动角度。
本发明的外骨骼角度放大机构通过第一圆柱齿轮、第一锥齿轮、第二锥齿轮以及过渡组件能够将外骨骼转动的角度放大输出，即实现了外骨骼小角度输入，而第一锥齿轮的大角度输出，从而通过采集第一锥齿轮的角度即可得到外骨骼转动的角度，相对于一个小角度的输入，采集一个大角度的转动角度不仅采集方便，且采集精度更高。
附图说明
通过结合附图考虑以下对本公开的优选实施方式的详细说明，本公开的各种目标，特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本公开的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
图1是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的第一个视角的结构示意图；
图2是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的第二个视角的结构示意图；
图3是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的局部剖面结构示意图；
图4是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的局部结构示意图；
图5是图4的一种外骨骼角度放大机构的分解结构示意图；
图6是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的基体的部分结构示意图；
图7是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的部分结构的分解示意图；
图8是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的本体件的结构示意图；
图9是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的第二圆柱齿轮的结构示意图；
图10是根据一示例性实施方式示出的一种外骨骼角度放大机构的第一平键或第二平键的结构示意图。
附图标记说明如下：
10、驱动组件；11、连接部；12、过渡部；13、安装部；14、第三连接轴；15、第三卡簧；20、基体；21、本体件；211、第一连接部；212、安装孔；22、连接架；221、第二连接部；23、第一连接轴；24、第二连接轴；25、连接杆；26、圆柱头螺丝；27、第一卡簧；28、花型螺丝；29、第二卡簧；30、第一圆柱齿轮；40、第一锥齿轮；50、第二锥齿轮；51、第一卡槽；60、过渡组件；61、第二圆柱齿轮；611、第二卡槽；62、第三圆柱齿轮；63、第一平键；64、第二平键；66、第一垫片；67、第二垫片；70、角度测量部。
具体实施方式
体现本公开特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本公开能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本公开的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本公开。
在对本公开的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，附图形成本公开的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本公开的多个方面的不同示例性结构，系统和步骤。应理解的是，可以使用部件，结构，示例性装置，系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本公开范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”，“之间”，“之内”等来描述本公开的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本公开的范围内。
本发明的一个实施例提供了一种外骨骼角度放大机构，请参考图1至图10，外骨骼角度放大机构包括：驱动组件10；基体20，驱动组件10相对于基体20可转动地设置；第一圆柱齿轮30，第一圆柱齿轮30设置在驱动组件10上；第一锥齿轮40，第一锥齿轮40可转动地设置在基体20上；第二锥齿轮50，第二锥齿轮50与第一锥齿轮40相啮合；过渡组件60，第一圆柱齿轮30通过过渡组件60驱动第二锥齿轮50转动；其中，第一锥齿轮40的分度圆直径小于第二锥齿轮50的分度圆直径，以使第一圆柱齿轮30和第一锥齿轮40的传动比小于1。
本发明一个实施例的外骨骼角度放大机构通过第一圆柱齿轮30、第一锥齿轮40、第二锥齿轮50以及过渡组件60能够将外骨骼转动的角度放大输出，即实现了外骨骼小角度输入，而第一锥齿轮40的大角度输出，从而通过采集第一锥齿轮40的角度即可得到外骨骼转动的角度，相对于一个小角度的输入，采集一个大角度的转动角度不仅采集方便，且采集精度更高。
在一个实施例中，将驱动组件10与外骨骼相连接，在外骨骼转动时，带动驱动组件10上的第一圆柱齿轮30转动，此时第一圆柱齿轮30通过过渡组件60驱动第二锥齿轮50转动，而与第二锥齿轮50相啮合的第一锥齿轮40开始转动，由于第一锥齿轮40的分度圆直径小于第二锥齿轮50的分度圆直径，最终达到第一圆柱齿轮30和第一锥齿轮40的传动比小于1，此时，由第一锥齿轮40输出的转动角度要大于第一圆柱齿轮30的转动角度(外骨骼转动的角度)，故通过采集第一锥齿轮40的转动角度，结合第一圆柱齿轮30和第一锥齿轮40的传动比即可得到外骨骼的转动角度。
在一个实施例中，驱动组件10与外骨骼的手指部分相连接，即在手指转动时，通过驱动组件10带动第一圆柱齿轮30转动，最终通过第一锥齿轮40输出一个大角度。
在一个实施例中，过渡组件60包括：第二圆柱齿轮61，第二圆柱齿轮61与第二锥齿轮50相连接，第一圆柱齿轮30驱动第二圆柱齿轮61转动，以带动第二锥齿轮50转动；其中，第二圆柱齿轮61的分度圆直径小于第一圆柱齿轮30的分度圆直径。第一圆柱齿轮30到第二圆柱齿轮61可以实现加速，而第二锥齿轮50到第一锥齿轮40进一步加速，从而实现第一锥齿轮40的大角度输出。
在一个实施例中，第二圆柱齿轮61的分度圆直径小于第一圆柱齿轮30的分度圆直径，小角度转动的第一圆柱齿轮30通过第二圆柱齿轮61后，第二圆柱齿轮61的转动角度增加，由于第二圆柱齿轮61与第二锥齿轮50相连接，即第二圆柱齿轮61的转动角度和第二锥齿轮50的转动角度相同，第一锥齿轮40的分度圆直径小于第二锥齿轮50的分度圆直径，即经过第二锥齿轮50传递到第一锥齿轮40后，第一锥齿轮40的转动角度相比第二圆柱齿轮61的转动角度更大。
在一个实施例中，第一圆柱齿轮30与第二圆柱齿轮61相啮合，第二圆柱齿轮61与第二锥齿轮50相连接，即由第一圆柱齿轮30到第一锥齿轮40实现两次加速。
在一个实施例中，如图1和图5所示，过渡组件60还包括：第三圆柱齿轮62，第三圆柱齿轮62设置在第一圆柱齿轮30与第二圆柱齿轮61之间，且与第一圆柱齿轮30与第二圆柱齿轮61均啮合，以使第一圆柱齿轮30通过第三圆柱齿轮62驱动第二圆柱齿轮61转动；其中，第三圆柱齿轮62的分度圆直径小于第一圆柱齿轮30的分度圆直径，第二圆柱齿轮61的分度圆直径小于第三圆柱齿轮62的分度圆直径。外骨骼角度放大机构的整个传动过程，外骨骼带动驱动组件10上的第一圆柱齿轮30转动，此时第一圆柱齿轮30带动与其啮合的第三圆柱齿轮62转动，第三圆柱齿轮62带动与其相啮合的第二圆柱齿轮61转动，由于第二圆柱齿轮61与第二锥齿轮50相连接，即此时第二圆柱齿轮61会带动第二锥齿轮50转动，而与第二锥齿轮50相啮合的第一锥齿轮40开始转动。
在一个实施例中，第一圆柱齿轮30、第三圆柱齿轮62以及第二圆柱齿轮61分别为大齿轮、中齿轮以及小齿轮，即三者的分度圆直径逐渐减小，第一圆柱齿轮30与第二圆柱齿轮61的传动比小于1，进一步地，第一锥齿轮40和第二锥齿轮50分别为小锥齿轮和大锥齿轮，第二锥齿轮50与第一锥齿轮40的传动比小于1，故第一圆柱齿轮30与第一锥齿轮40的传动比进一步减小，第一圆柱齿轮30到第一锥齿轮40实现三次加速。
在一个实施例中，第二圆柱齿轮61与第三圆柱齿轮62均可转动地设置在基体20上。考虑到结构的紧凑性以及空间的利用率，相啮合的第二圆柱齿轮61与第三圆柱齿轮62依次设置在基体20上。
在一个实施例中，过渡组件60可以是连接轴，即第一圆柱齿轮30通过连接轴带动第二锥齿轮50转动，第一圆柱齿轮30到第一锥齿轮40实现一次加速。
在一个实施例中，如图4和图6所示，基体20包括：本体件21，第一锥齿轮40可转动地设置在本体件21上；连接架22，连接架22设置在本体件21上，第二锥齿轮50、第二圆柱齿轮61以及第三圆柱齿轮62均可转动地设置在连接架22上。连接架22通过圆柱头螺丝26固定在本体件21上，其中，圆柱头螺丝26为至少两个，至少两个圆柱头螺丝26沿本体件21的高度方向依次设置。
在一个实施例中，如图4、图5、图7以及图9所示，基体20还包括：第一连接轴23，第一连接轴23设置在连接架22上，且与本体件21间隔设置；其中，第二锥齿轮50和第二圆柱齿轮61均设置在第一连接轴23上，以使第二圆柱齿轮61通过第一连接轴23与第二锥齿轮50相连接。第二圆柱齿轮61上设置有第二卡槽611，第二锥齿轮50上设置有第一卡槽51，第二锥齿轮50通过第二平键64连接在第一连接轴23上，即第二平键64设置在第一卡槽51内，而第二圆柱齿轮61通过第一平键63连接在第一连接轴23上，即第一平键63设置在第二卡槽611内，其中，对于第一平键63和第二平键64的具体结构可参见图10。
在一个实施例中，如图4和图5所示，基体20还包括：第二连接轴24，第二连接轴24设置在连接架22上，且与本体件21间隔设置；其中，第一连接轴23与第二连接轴24平行设置，且第三圆柱齿轮62设置在第二连接轴24上。第二卡簧29设置在第一连接轴23的一端以卡止在连接架22上，第一卡簧27设置在第二连接轴24的一端以卡止在连接架22上。
在一个实施例中，如图6和图8所示，本体件21上设置有第一连接部211，连接架22包括第一板体和第二板体，第一板体上设置有第二连接部221，第一连接部211与第二连接部221相连接；其中，第二板体位于本体件21的上方，第二锥齿轮50、第二圆柱齿轮61以及第三圆柱齿轮62均设置在第二板体上。第一连接部211与第二连接部221相卡接，第一连接部211和第二连接部221分别为凸起和凹槽，或者，第一连接部211和第二连接部221分别为凹槽和凸起，凸起插设在凹槽内。
在一个实施例中，由第一板体和第二板体组成的连接架22为l形，第一板体沿竖直方向设置在本体件21上，而第二板体沿水平方向设置，其与本体件21属于间隔设置，且位于本体件21的上方，从而可以使第二锥齿轮50和第二圆柱齿轮61位于本体件21的上方。
在一个实施例中，如图6所示，本体件21上设置有安装孔212，第一锥齿轮40可转动地设置在安装孔212内；其中，安装孔212位于本体件21的中部。第一锥齿轮40通过轴承设置在本体件21上，以此保证第一锥齿轮40相对于本体件21转动。
在一个实施例中，如图2和图3所示，基体20上设置有连接杆25，驱动组件10包括：连接部11，连接部11用于连接在外骨骼上；过渡部12，过渡部12的一端与连接部11相铰接；安装部13，过渡部12的另一端与安装部13的一端相铰接，安装部13的另一端与连接杆25相铰接；其中，第一圆柱齿轮30设置在安装部13上，连接杆25与第一圆柱齿轮30分别位于安装部13的两侧。安装部13与连接杆25通过第三连接轴14相连接，第三连接轴14的一端设置有第三卡簧15，以卡止在连接杆25上。
在一个实施例中，连接部11连接手指，基体20可设置在手背侧。
在一个实施例中，如图2和图4所示，第一圆柱齿轮30通过至少两个花型螺丝28固定在安装部13上。
本发明一个实施例的外骨骼角度放大机构包括：驱动组件10；大齿轮(第一圆柱齿轮30)；中齿轮(第三圆柱齿轮62)；大锥齿(第二锥齿轮50)；小锥齿(第一锥齿轮40)；小齿轮(第二圆柱齿轮61)；本体件21；支撑板(连接架22)；圆柱头螺丝26；第一卡簧27、第二卡簧29以及第三卡簧15；第一连接轴23、第二连接轴24以及第三连接轴14；花型螺丝28；第一垫片66和第二垫片67；第一平键63以及第二平键64。驱动组件10与大齿轮分别通过两个花型螺丝28螺纹固定连接，第三连接轴14依次穿过驱动组件10、基体20通过第三卡簧15连接；第二连接轴24依次穿过中齿轮、第二垫片67、支撑板，通过第一卡簧27相连接；第一连接轴23依次穿过大锥齿、第三垫片、小齿轮、第一垫片66、支撑板，通过第二卡簧29连接；小锥齿与基体20通过轴承连接，可相对转动；第一平键63的侧边与小齿轮的卡槽侧边(第二卡槽611)接触连接；大锥齿的卡槽侧边(第一卡槽51)与第二平键64的侧边接触连接。
外骨骼角度放大机构的工作过程：转动驱动组件10转动，大齿轮随动，带动中齿轮转动，中齿轮通过和小齿轮啮合，从而带动小齿轮一同转动，小齿轮通过第一平键63带动第一连接轴23转动，第一连接轴23通过第二平键64带动大锥齿进行旋转，大锥齿与小锥齿啮合，从而带动小锥齿进行旋转。在一个实施例中，如，大齿轮到小锥齿的传动比为1:4，也就是大齿轮转动一圈，小锥齿可转动4圈，从而完成了小角度输入，大角度输出的目的。
本发明的外骨骼角度放大机构可将手指的弯曲角度扩大数倍，以便于对其弯曲角度信号的精确采集，减小误差。
本发明的一个实施例还提供了一种外骨骼角度采集装置，包括上述的外骨骼角度放大机构和角度测量部70，角度测量部70用于获取第一锥齿轮40的转动角度。角度测量部70与第一锥齿轮40相对设置，如图4所示，角度测量部70设置在第一锥齿轮40的上方，以此获得第一锥齿轮40的转动角度，角度测量部70可以根据实际使用情况进行选择，只要能够获得第一锥齿轮40的转动角度即可。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和示例实施方式仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
1.一种外骨骼角度放大机构，其特征在于，包括：
驱动组件(10)；
基体(20)，所述驱动组件(10)相对于所述基体(20)可转动地设置；
第一圆柱齿轮(30)，所述第一圆柱齿轮(30)设置在所述驱动组件(10)上；
第一锥齿轮(40)，所述第一锥齿轮(40)可转动地设置在所述基体(20)上；
第二锥齿轮(50)，所述第二锥齿轮(50)与所述第一锥齿轮(40)相啮合；
过渡组件(60)，所述第一圆柱齿轮(30)通过所述过渡组件(60)驱动所述第二锥齿轮(50)转动；
其中，所述第一锥齿轮(40)的分度圆直径小于所述第二锥齿轮(50)的分度圆直径，以使所述第一圆柱齿轮(30)和所述第一锥齿轮(40)的传动比小于1。
2.根据权利要求1所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述过渡组件(60)包括：
第二圆柱齿轮(61)，所述第二圆柱齿轮(61)与所述第二锥齿轮(50)相连接，所述第一圆柱齿轮(30)驱动所述第二圆柱齿轮(61)转动，以带动所述第二锥齿轮(50)转动；
其中，所述第二圆柱齿轮(61)的分度圆直径小于所述第一圆柱齿轮(30)的分度圆直径。
3.根据权利要求2所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述过渡组件(60)还包括：
第三圆柱齿轮(62)，所述第三圆柱齿轮(62)设置在所述第一圆柱齿轮(30)与所述第二圆柱齿轮(61)之间，且与所述第一圆柱齿轮(30)与所述第二圆柱齿轮(61)均啮合，以使所述第一圆柱齿轮(30)通过所述第三圆柱齿轮(62)驱动所述第二圆柱齿轮(61)转动；
其中，所述第三圆柱齿轮(62)的分度圆直径小于所述第一圆柱齿轮(30)的分度圆直径，所述第二圆柱齿轮(61)的分度圆直径小于所述第三圆柱齿轮(62)的分度圆直径。
4.根据权利要求3所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述第二圆柱齿轮(61)与所述第三圆柱齿轮(62)均可转动地设置在所述基体(20)上。
5.根据权利要求4所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述基体(20)包括：
本体件(21)，所述第一锥齿轮(40)可转动地设置在所述本体件(21)上；
连接架(22)，所述连接架(22)设置在所述本体件(21)上，所述第二锥齿轮(50)、所述第二圆柱齿轮(61)以及所述第三圆柱齿轮(62)均可转动地设置在所述连接架(22)上。
6.根据权利要求5所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述基体(20)还包括：
第一连接轴(23)，所述第一连接轴(23)设置在所述连接架(22)上，且与所述本体件(21)间隔设置；
其中，所述第二锥齿轮(50)和所述第二圆柱齿轮(61)均设置在所述第一连接轴(23)上，以使所述第二圆柱齿轮(61)通过所述第一连接轴(23)与所述第二锥齿轮(50)相连接。
7.根据权利要求6所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述基体(20)还包括：
第二连接轴(24)，所述第二连接轴(24)设置在所述连接架(22)上，且与所述本体件(21)间隔设置；
其中，所述第一连接轴(23)与所述第二连接轴(24)平行设置，且所述第三圆柱齿轮(62)设置在所述第二连接轴(24)上。
8.根据权利要求5所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述本体件(21)上设置有第一连接部(211)，所述连接架(22)包括第一板体和第二板体，所述第一板体上设置有第二连接部(221)，所述第一连接部(211)与所述第二连接部(221)相连接；
其中，所述第二板体位于所述本体件(21)的上方，所述第二锥齿轮(50)、所述第二圆柱齿轮(61)以及所述第三圆柱齿轮(62)均设置在所述第二板体上。
9.根据权利要求5所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述本体件(21)上设置有安装孔(212)，所述第一锥齿轮(40)可转动地设置在所述安装孔(212)内；
其中，所述安装孔(212)位于所述本体件(21)的中部。
10.根据权利要求1所述的外骨骼角度放大机构，其特征在于，所述基体(20)上设置有连接杆(25)，所述驱动组件(10)包括：
连接部(11)；
过渡部(12)，所述过渡部(12)的一端与所述连接部(11)相铰接；
安装部(13)，所述过渡部(12)的另一端与所述安装部(13)的一端相铰接，所述安装部(13)的另一端与所述连接杆(25)相铰接；
其中，所述第一圆柱齿轮(30)设置在所述安装部(13)上，所述连接杆(25)与所述第一圆柱齿轮(30)分别位于所述安装部(13)的两侧。
11.一种外骨骼角度采集装置，其特征在于，包括权利要求1至10中任一项所述的外骨骼角度放大机构和角度测量部(70)，所述角度测量部(70)用于获取所述第一锥齿轮(40)的转动角度。
技术总结